高重复频率ArF准分子激光器能量控制算法研究

为了实现工业用高重复频率ArF准分子激光器脉冲能量稳定,从电源控制的角度进行了脉冲能量控制技术的基础研究。介绍了高重复频率ArF准分子激光器能量稳定闭环控制原理,使用近似方法建立了准分子激光器脉冲能量和放电电压的函数模型,提出一种基于实时检测脉冲能量的电压调节比例积分算法,并结合函数模型和控制算法进行了MATLAB仿真。结果表明,建立的脉冲能量模型是合理的,且提出的比例积分算法在提高激光器脉冲输出能量稳定性方面是有效的。     

准分子激光皮肤治疗仪能量稳定性研究

为了满足308 nm准分子激光皮肤治疗仪对激光输出参数,特别是激光能量稳定性的要求,首先建立了激光能量衰减模型,提出了基于激励电压补偿能量的比例积分（PI）算法,对PI算法进行了理论分析、模拟实现;其次对准分子激光器进行了实验研究,设计了高压激励电源和基于快速光电二极管的激光能量无损检测模块,实验研究了激励电压与输出能量的关系、激光器能量衰减特性以及引入PI算法后的激光器能量稳定特性;结果表明:激励电源和能量检测模块满足PI算法的调节精度和响应速度,引入PI算法后,准分子激光器输出能量在1千万个脉冲内仍能维持目标能量17.5 mJ附近,能量方差从0.2%缓慢上升至3%,满足准分子激光皮肤治疗仪的使用需求。     

脉冲激光系统充电电源功率因数校正技术研究

为了实现激光器脉冲输出后的电网尖峰电流谐波抑制的目的,采用一种适用于脉冲功率应用下的有源功率因数校正的方法,进行了理论分析和实验验证。结果表明,其工作频率75kHz、输出电压380V、输出电压纹波低于2%、校正后的总谐波含量降低至10%、功率因数达到98%;有源功率因数校正技术实现了脉冲功率应用下的功率因数校正,有效地提高了能量转移效率和改善输出脉冲能量的稳定性。该研究有助于提高激光器的性能,满足其在科研、医疗邻域的应用需求。     

电激励准分子激光系统的电磁辐射和抑制

为了抑制电激励准分子激光系统产生的强电磁干扰,采用电磁辐射理论分析了准分子激光器电磁辐射机理,确定了激光器辐射干扰源主要来源于激光器的主放电回路、出光口和氢闸流管;采用近场探头分别对各关键部位不同距离电磁辐射进行了测试;结合测试结果与电磁屏蔽原理对激光器电磁辐射进行了屏蔽设计和屏蔽效能测试,针对准分子激光系统,提出了抑制电磁干扰的几种措施。结果表明,设计的屏蔽盒的屏蔽效能达到40dB;引入电磁干扰抑制措施后,准分子激光系统能稳定可靠工作。该研究满足了工程实际要求。     

放电准分子激光电磁干扰环境下控制系统设计

为了在放电激励准分子激光的电磁干扰环境下,实现有效的抗干扰控制系统设计,采用全光纤接口设计和基于电压频率转换实现的高精度模拟信号传输的方法,取得了放电准分子激光空间电磁干扰强度和压频转换波形等数据,进行了理论分析和实验验证。结果表明,在最强电场干扰14V/m、最强磁场干扰38A/m的条件下,系统能够实现误差小于2.5%的模拟信号稳定传输,工作稳定可靠。这一结果对分析和设计能够稳定工作并抗干扰的准分子激光器控制系统是有帮助的。     

高效率放电抽运KrF准分子激光器

248 nm放电抽运KrF准分子激光器在微电子学和医学等领域有重要的应用价值。在大多数应用中,激光器的最大输出效率和能量都是十分重要的参数。为了提高激光器输出效率和能量,实现KrF准分子激光器的稳定放电,采用新型开关电源和结构紧凑的张氏电极,并通过优化储能/放电电容比例和工作气体配比等方法,研制出了一台小型高效率放电抽运KrF准分子激光器。研究了开关电源对充放电特性的影响,以及气体配比对激光输出效率和能量的影响。该激光器的各项参数相比以往的产品有了较大改善,可重复频率为1~80 Hz,输出效率最高达2.5%,最大单脉冲输出能量380 mJ;当工作电压高于25 kV时,激光输出能量不稳定度约为1.8%。