[發明專利]一種高重復率全固態高壓脈沖發生器

無效

• 申請號: 201110406899.3
• 申請日: 2011-12-09
• 公開（公告）號: CN102447213A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 游利兵;余吟山;王慶勝;梁勖;方曉東
• 申請（專利權）人: 中國科學院安徽光學精密機械研究所
• 主分類號: H01S3/09
• 分類號: H01S3/09;H03K3/02
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

????本發明涉及一種高壓脈沖發生裝置，具體為一種高重復率全固態高壓脈沖發生器。

背景技術

????放電激勵準分子激光器廣泛應用于工業、醫療和科研等領域。放電激勵準分子激光器的工作特性決定泵浦系統必須具有較高的功率密度和較短的激勵脈沖上升時間。KrF,ArF等準分子激光泵浦峰值功率密度一般在MW/cm3量級，激勵脈沖上升時間一般少于150ns。準分子器件一般采用閘流管釋放高壓儲能電容器中的能量來產生快速放電激勵?；陂l流管的高壓脈沖發生器優點是結構緊湊、主放電回路簡單，但其關鍵部件氫閘流管的壽命有限，典型使用壽命只有約10⁹次脈沖，且閘流管價格昂貴，更換不便。此外，閘流管電路還有回路殘余振蕩大，需要預熱時間，老化后容易誤導通等缺點。因此，在半導體光刻、微加工等高重復率激光系統中，這類高壓脈沖發生器不能滿足使用需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種高重復率全固態高壓脈沖發生器，以解決現有技術準分子激光器采用閘流管產生放電激勵，因閘流管壽命短，更換不便，且閘流管電路在工作時回路殘余振蕩大，需要預熱時間，老化后容易誤導通等缺陷而影響準分子激光器整體工作性能的問題。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為:

一種高重復率全固態高壓脈沖發生器，包括直流電源、諧振充電電路、儲能電容器、升壓脈沖變壓器、磁脈沖壓縮開關電路，所述直流電源與濾波電容并聯后接入諧振充電電路，所述諧振充電電路連接儲能電容器后再連接在濾波電容兩端，所述升壓脈沖變壓器的初級線圈兩端連接在儲能電容器兩端，所述升壓脈沖變壓器的次級線圈接入磁脈沖壓縮開關電路，其特征在于：所述磁脈沖壓縮開關電路包括三個相互并聯的電容C2、C3、Cd，所述電容C2、C3、Cd的低電位端接地，所述電容C2與電容C3的高電位端間連接有磁脈沖壓縮開關MS1，所述電容C3與電容Cd的高電位端間連接有磁脈沖壓縮開關MS2，所述電容C2的高電位端通過二極管D2連接在升壓脈沖變壓器的次級線圈的一端，所述電容C2的低電位端連接在升壓脈沖變壓器的次級線圈的另一端，所述電容Cd兩端還并聯有輸出端Ec、Ea。

所述的一種高重復率全固態高壓脈沖發生器，其特征在于：所述諧振充電電路由電感L、開關S1、二極管D1依次串聯構成，所述諧振充電電路的電感端與直流電源的正極連接，所述諧振充電電路的二極管端通過儲能電容器與直流電源的負極連接。

所述的一種高重復率全固態高壓脈沖發生器，其特征在于：所述升壓脈沖變壓器的初級線圈兩端通過開關S2與儲能電容器兩端連接，所述升壓脈沖變壓器的次級線圈通過接入磁脈沖壓縮開關電路。

本發明的有益效果為：

本發明采用功率半導體開關結合磁脈沖壓縮開關的方法產生高壓快速脈沖來代替閘流管，半導體開關的壽命比閘流管高3個數量級以上，磁脈沖開關在長期高重復率條件下性能無明顯下降，因此本發明相比采用閘流管的準分子激光器壽命較長，本發明為全固態高壓脈沖發生器，因此回路放電不會產生殘余能量振蕩，使激光頭壽命明顯延長。功率半導體開關無需預熱，避免了預熱等待時間，且功率半導體開關和磁脈沖壓縮開關不易老化，不存在閘流管老化產生誤導通現象。

附圖說明

????圖1為本發明的電路原理圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明包括直流電源、諧振充電電路、儲能電容器、升壓脈沖變壓器、磁脈沖壓縮開關電路，直流電源與濾波電容并聯后接入諧振充電電路，諧振充電電路連接儲能電容器后再連接在濾波電容兩端，升壓脈沖變壓器的初級線圈兩端連接在儲能電容器兩端，升壓脈沖變壓器的次級線圈接入磁脈沖壓縮開關電路，磁脈沖壓縮開關電路包括三個相互并聯的電容C2、C3、Cd，電容C2、C3、Cd的高電位端接地，電容C2與電容C3的低電位端間連接有磁脈沖壓縮開關MS1，電容C3與電容Cd的低電位端間連接有磁脈沖壓縮開關MS2，電容C2的低電位端通過二極管D2連接在升壓脈沖變壓器的次級線圈的一端，電容C2的高電位端連接在升壓脈沖變壓器的次級線圈的另一端，電容Cd兩端還并聯有輸出端Ec、Ea。

諧振充電電路由電感L、開關S1、二極管D1依次串聯構成，諧振充電電路的電感端與直流電源的正極連接，諧振充電電路的二極管端通過儲能電容器與直流電源的負極連接。

升壓脈沖變壓器的初級線圈兩端通過開關S2與儲能電容器兩端連接，升壓脈沖變壓器的次級線圈通過接入磁脈沖壓縮開關電路。