MOPA结构准分子激光同步触发设计

介绍了一种MOPA结构的准分子激光全隔离型、高精度的同步触发系统。首先,提出锁相环移相技术结合传统计脉冲的方法实现了系统的高分辨率与大范围;其次,采用全电气隔离的方式实现了系统在复杂的电磁干扰环境下长期稳定运行以及实时控制。系统主要参数达到分辨率1 ns、延时及脉宽调节范围0～325 μs、各通道间的抖动<60 ps、前后沿<1.5 ns。同步触发系统应用于一套193 nm深紫外MOPA结构准分子激光装置,在4 kHz的高重频下实现了对 MOPA 双腔放电延时的精准实时控制,相对放电延时可严格控制在最佳时间段,放电时序抖动<±4 ns,最后成功获得PA腔对MO腔种子光的脉冲能量放大,最大放大率达到19.2,最大输出脉冲能量达到7.1 mJ,满足深紫外光刻应用需求。     

MOPA结构准分子激光电源的高精度电压控制研究

为了减小激光器双腔放电时间的相对抖动、稳定激光器输出能量,采用闭环控制回路电压泄放方法,设计了一套主振荡功率放大结构准分子激光谐振充电高精度电压控制方案。通过对电容电压取样处理,动态监测储能电容电压,当电容电压大于目标电压时,由泄放电路泄放电压至目标值,得到高精度的充电电压,使用此电压控制方案后,充电电压的波动由1.67减小到0.83。结果表明,该方案很好地提高了谐振电源储能电容上的电压精度,减小了激光器双腔放电时间的相对抖动,并为后期的激光器能量输出稳定控制打下良好基础。     

准分子激光低抖动延时同步系统

准分子激光放大技术可将固体掺钛蓝宝石飞秒激光器通过频率转换后得到的小能量深紫外飞秒脉冲放大为大能量深紫外飞秒脉冲。为了满足准分子激光器与固体飞秒激光器之间同步工作的需要,设计了一种准分子激光低抖动延时同步系统。该系统采用现场可编程门阵列(FPGA)数字延时和可编程延时芯片延时相结合的方法,利用时间测量芯片实现对延时时间的闭环控制从而提高系统延时的稳定性,最终实现对外触发脉冲信号的精确延时。验证实验表明，该系统在1～100 Hz频率下运行稳定,输出触发脉冲信号延时范围为56 ns～2.4μs,理论延时步进为10 ps,抖动在±1 ns内,完全满足飞秒激光器与准分子激光器同步工作的需要。     

双腔准分子激光器脉冲充电电源的研究

为了满足工业用振荡-放大双腔结构的准分子激光器放电激励技术的要求,设计了高重频高精度的脉冲充电电源.该电源采用LC谐振倍压的方式,同时为双腔准分子激光器的充电电容器进行充电,倍压比为1.87.通过对电源工作时序的调节,实现千赫兹高重频放电激励,在电源输出电压约为1300V时,充电电压精度为0.18%.结果表明,通过充电电压精度控制单元,对充电电压反馈调节,可以实现充电电压的高精度.     

MOPA准分子激光全固化电源同步模块的设计

介绍了一种基于可编程逻辑器件FPGA的主振荡-功率放大（MOPA）准分子激光全固化脉冲电源同步模块。在QuartusⅡ环境下采用VHDL语言完成设计和综合,使用ModelSim软件进行仿真。当采用300MHz工作频率时,系统同步抖动不大于±3.3ns,满足系统设计要求。与传统系统相比,该系统具有体积小、可靠性高、便于验证修改和系统集成的优点。     

基于CPLD的数字可编程延迟单元的设计

在双腔同步全固化激光电源及输出能量稳定系统研究中,系统为MOPA结构的准分子激光器提供两套同步抖动小于5 ns的4000 Hz全固化高压脉冲快放电电源,采用EMP570T100C3的CPLD器件设计一个数字可编程延迟器,并通过仿真与实验,证明方案满足了项目设计的需求。     

高功率声光调Q主振荡功率放大器

为了实现在高重复频率调Q的同时,又有好的光束质量。实验设计了激光二极管抽运的高重复频率、高功率的主功率放大（MOPA）结构激光器,激光器采用声-光调Q,主振荡功率放大+二级放大的结构。优化了主功率放大（MOPA）激光器的结构和相关参数,完成了关于高功率高重频主功率放大（MOPA）结构激光器的实验研究,并且通过合理排列光学元件在谐振腔中的位置来实现光束质量的提高,利用聚焦镜和狭缝来实现激光模式的匹配。在重复频率为50 kHz时,实现了最高功率为51.3 W,输出脉宽为18.62 ns,光束质量为MX2=1.882、MY2=1.971的激光输出,光-光转换效率为23.75%。在增益导引的作用下,主振荡功率放大（MOPA）激光器的输出光光束质量得到了有效的提高。     

高同步双束长脉冲XeCl准分子激光器

我们利用一台结构新颖的双通道准分子激光器,在两组主放电电容上分别连接两组LC脉冲形成线。用一个公共火花球隙控制对相应的通道放电,从而获得了脉冲宽度达60ns高同步(抖动时间≤±4ns)XeCl准分子激光输出。每束激光的能量达120mJ。 实验中,我们研究了激光器激励电路的变化对激光脉冲宽度的影响,还研究了不同的气体组分和混合气体气压对光脉冲宽度及输出能量的影响。同时探讨了双束长脉冲激光器的高同步性能。     

低抖动、双路可调延时触发的激光器电源

本文介绍一种用于准分子激光器振荡一放大系统的低抖动、双路可调延时触发电源。两路输出激光束之间的时间抖动和延时范围分别为±1 ns 和100 ns。     

高同步双束XeCl准分子激光器的脉冲加宽

我们利用一台新颖的双通道准分子激光器,在两组主放电电容上分别连接两组LC脉冲形成线.两组电容器用一个公共火花隙控制对相应的通道放电.获得了脉冲宽度达60ns,高同步(抖动时间≤±4ns的XeCl准分子激光输出.每束激光的能量达120mJ.     

光刻用准分子激光器能量稳定性影响因素分析

以Cymer公司为例归纳总结了ArF准分子激光器双腔放大结构及相应的脉冲能量稳定性的发展历程,讨论了双腔能量放大机制对脉冲能量稳定性的影响,重点分析了MOPRA结构较MOPA结构在能量稳定性方面的优缺点.着重阐述了放电腔内工作气体成分、配比、电极间流速对脉冲能量稳定性的影响以及相应的改善措施,并结合影响脉冲能量稳定性的因素简述能量控制系统在稳定脉冲能量上的应用.     

基于TDC-GP1的铜蒸气激光脉冲同步控制器的研制

为了实现铜蒸气激光振放链脉冲同步,设计了一种基于TDC-GP1的激光脉冲同步控制器。系统以W77E58单片机为核心,选用高精度时间间隔测量芯片TDC-GP1,有效解决了铜蒸气窄激光脉冲延迟纳秒量级的测量问题;采用对脉冲信号进行微积分的方法,确定了稳定的测量点,解决了铜蒸气激光脉冲幅度变化对脉冲延时测量的影响。实验表明,激光脉冲同步控制器可以对激光脉冲实现同步闭环控制,能够将脉冲延迟精度控制在1ns范围内,确保了输出激光功率的稳定性。     

大能量高功率准分子激光的应用及关键技术

实用型大能量高功率准分子激光器广泛地应用于材料的加工及表面处理,介绍了其在液晶平板显示行业、太阳能光伏行业、半导体行业及汽车制造业的应用。分析了大能量高功率准分子激光器的关键技术,如大面积均匀放电技术,预电离技术,高压快脉冲激励技术以及为了得到更大的脉冲能量及功率输出而采用的双腔同步技术。     

低抖动准分子激光放大器光源的研究

为了获得低抖动的准分子激光放大器光源,设计了一种以氢闸流管作为高压开关的低抖动准分子激光放大器系统。利用抖动小于4 ns的闸流管触发电路来触发导通氢闸流管,从外部触发信号到准分子光信号之间有一定的延时时间。研究了以氢闸流管作为高压开关的准分子激光放电回路,外部控制信号发生电路产生外部充电信号和出光信号,转换电路将外部充电信号和出光信号转换成固定脉宽的光信号,在实现低抖动出光前,准分子激光放大器系统热平衡过程中会有一定的出光延时漂移现象。讨论了激光运行重复率、激光运行电压和气体状态在热平衡过程中对稳定延迟时间大小的影响。实验表明,在相同运行电压下,稳定延迟时间随着激光运行重复频率的提高而增大;运行电压越高,稳定延迟时间上升的幅度越大。气体恶化后,光脉冲稳定延迟时间变小。激光运行电压和重复频率越高,延时漂移时间越大。在温漂一定时间后,准分子激光放大器内部系统达到热平衡,以外部触发信号为基准,准分子光脉冲信号实现在5、10、15 Hz重复频率下的5 ns内低抖动出光。     

MOPA准分子激光同步系统信号发生器的设计

针对MO-PA(振荡-放大)准分子激光器双腔放电同步系统,设计了基于PIC16F873A单片机和直接数字式频率合成器 (direct digital synthesizer, DDS)芯片AD9833的方波信号发生器。对比传统简易信号发生器的优缺点,结合应用在激光器工作的实际环境,讨论了系统的硬件结构以及实现的软件流程,经过实验及分析,结果表明在1～4 kHz范围内,信号发生电路输出方波信号频率误差<0.05 Hz。