[發明專利]一種雙腔準分子激光器的同步控制系統

有效

• 申請號: 201210015368.6
• 申請日: 2012-01-18
• 公開（公告）號: CN102593704A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 梁勖;王效順;鮑健;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: H01S3/102
• 分類號: H01S3/102;G05B19/042
• 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

????本發明涉及單片機控制領域，具體為一種利用單片機延時控制的雙腔準分子激光器同步控制系統。

背景技術

????準分子激光器能夠在紫外波段提供高能量、高峰值功率、高光束質量的激光輸出，由于波長短、脈寬短、峰值功率高，其輸出光束在冷加工中使多種金屬、非金屬材料氣化，產生整齊的切邊，無熱影響區，在工業微加工領域準分子激光器有著廣泛的應用，特別是在紫外光刻領域目前還有著無可取代的地位。

????近年來，用于光刻的準分子激光器輸出功率越來越大，而關于脈沖能量穩定性、波長穩定性和帶寬穩定性等光束參數的規范也越來越嚴格，這樣的情況下，采用單一放電腔的準分子激光器設計基本不可行，因為對脈沖能量的精確控制可能會對波長或帶寬造成不利影響。

目前國外的主流做法是采用兩放電腔的準分子激光器，即雙腔準分子激光器。這類結構中，第一個放電腔產生激光能量較低但光束參數較好的種子光，種子光傳輸到第二個放電腔時，該放電腔放電，并對種子光進行能量放大，這樣可以獲得高重復頻率條件下的能量較大且光束參數良好的準分子激光輸出，過程如圖3所示。

由于準分子激光器的放電時間很短，一般20~50ns，且激活介質的上能級壽命也在10ns量級，因此準分子激光器的粒子數反轉僅能在放電期間存在。所以在這種雙腔準分子激光器中，第一個激光器的激光束到達第二個激光器時，該激光器必須粒子數反轉才能實現對種子光的有效放大。因此，雙腔準分子激光器的放電必須時間上在一定范圍內同步，例如±5ns。但是由于存在諸多影響雙腔準分子激光器放電時間的因素，且會隨著工作時間和脈沖數量等逐漸改變初始的相對時序，因此影響雙腔準分子激光器兩腔的同步性，使得雙腔準分子激光器不能正常工作。

發明內容

本發明的目的是提供一種雙腔準分子激光器的同步控制系統，以解決現有技術中雙腔準分子激光器由于兩腔放電同步性差，進而影響其正常使用的問題。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種雙腔準分子激光器的同步控制系統，包括雙腔準分子激光器本體，其特征在于：還包括直流電源、充電模塊、第一升壓模塊、第一磁開關模塊、第二升壓模塊、第二磁開關模塊和同步控制模塊，所述直流電源給充電模塊供電，所述充電模塊將電能分兩路輸出，一路依次經第一升壓模塊升壓、第一磁開關模塊脈沖壓縮后對雙腔準分子激光器的MO腔進行放電激勵，另一路依次經第二升壓模塊升壓、第二磁開關模塊脈沖壓縮后對雙腔準分子激光器的PA腔進行放電激勵，所述同步控制模塊的控制端輸出信號至第一、第二升壓模塊，同步控制模塊的信號采集端分別采集雙腔準分子激光器MO腔和PA腔的放電信號。

所述的一種雙腔準分子激光器的同步控制系統，其特征在于：所述同步控制模塊由取樣電路、高速光耦、延時電路、時序判斷電路、單片機和高速放大電路構成，所述單片機發出脈沖信號，脈沖信號依次經延時電路延時、高速光耦隔離、高速放大電路放大后分別傳送至第一升壓模塊和第二升壓模塊，所述取樣電路分別對雙腔準分子激光器的MO腔和PA腔進行取樣得到取樣信號，取樣信號依次經高速光耦隔離、時序判斷電路判斷后傳送至單片機，單片機根據取樣信號對延時電路進行延時控制并繼續發送脈沖信號。

所述的一種雙腔準分子激光器的同步控制系統，其特征在于：所述第一升壓模塊和第二升壓模塊結構相同，且第一升壓模塊和第二升壓模塊與充電模塊之間均設有儲能電容器。

所述的一種雙腔準分子激光器的同步控制系統，其特征在于：所述第一磁開關模塊和第二磁開關模塊均包括有多級磁開關。

所述的一種雙腔準分子激光器的同步控制系統，其特征在于：所述延時電路中采用數字可編程延遲發生器。

所述的一種雙腔準分子激光器的同步控制系統，其特征在于：所述同步控制模塊中延時電路、時序判斷電路和單片機與外界通過高速光耦隔離，并采用屏蔽盒進行屏蔽，所述同步控制模塊整體也采用屏蔽盒進行屏蔽。

本發明的有益效果為：

本發明通過對雙腔準分子激光器的兩腔進行實時取樣并反饋信息給單片機，通過單片機實時調節數字可編程延遲發生器，達到了兩腔放電時間間隔<±5ns精度的同步控制，有效地實現了雙腔準分子激光器兩腔的同步，且本發明中采用多重屏蔽保護，有效地降低了雙腔準分子激光器在運行過程中產生的電磁干擾，保證了系統的正常運行。

附圖說明

圖1為本發明的原理框圖。

圖2為本發明中同步控制模塊的原理框圖。

圖3為雙腔準分子激光器的原理示意圖。

具體實施方式