[发明专利]一种双腔准分子激光器的同步控制系统

说明书

技术领域

    本发明涉及单片机控制领域，具体为一种利用单片机延时控制的双腔准分子激光器同步控制系统。

背景技术

    准分子激光器能够在紫外波段提供高能量、高峰值功率、高光束质量的激光输出，由于波长短、脉宽短、峰值功率高，其输出光束在冷加工中使多种金属、非金属材料气化，产生整齐的切边，无热影响区，在工业微加工领域准分子激光器有着广泛的应用，特别是在紫外光刻领域目前还有着无可取代的地位。

    近年来，用于光刻的准分子激光器输出功率越来越大，而关于脉冲能量稳定性、波长稳定性和带宽稳定性等光束参数的规范也越来越严格，这样的情况下，采用单一放电腔的准分子激光器设计基本不可行，因为对脉冲能量的精确控制可能会对波长或带宽造成不利影响。

目前国外的主流做法是采用两放电腔的准分子激光器，即双腔准分子激光器。这类结构中，第一个放电腔产生激光能量较低但光束参数较好的种子光，种子光传输到第二个放电腔时，该放电腔放电，并对种子光进行能量放大，这样可以获得高重复频率条件下的能量较大且光束参数良好的准分子激光输出，过程如图3所示。

由于准分子激光器的放电时间很短，一般20~50ns，且激活介质的上能级寿命也在10ns量级，因此准分子激光器的粒子数反转仅能在放电期间存在。所以在这种双腔准分子激光器中，第一个激光器的激光束到达第二个激光器时，该激光器必须粒子数反转才能实现对种子光的有效放大。因此，双腔准分子激光器的放电必须时间上在一定范围内同步，例如±5ns。但是由于存在诸多影响双腔准分子激光器放电时间的因素，且会随着工作时间和脉冲数量等逐渐改变初始的相对时序，因此影响双腔准分子激光器两腔的同步性，使得双腔准分子激光器不能正常工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种双腔准分子激光器的同步控制系统，以解决现有技术中双腔准分子激光器由于两腔放电同步性差，进而影响其正常使用的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种双腔准分子激光器的同步控制系统，包括双腔准分子激光器本体，其特征在于：还包括直流电源、充电模块、第一升压模块、第一磁开关模块、第二升压模块、第二磁开关模块和同步控制模块，所述直流电源给充电模块供电，所述充电模块将电能分两路输出，一路依次经第一升压模块升压、第一磁开关模块脉冲压缩后对双腔准分子激光器的MO腔进行放电激励，另一路依次经第二升压模块升压、第二磁开关模块脉冲压缩后对双腔准分子激光器的PA腔进行放电激励，所述同步控制模块的控制端输出信号至第一、第二升压模块，同步控制模块的信号采集端分别采集双腔准分子激光器MO腔和PA腔的放电信号。

所述的一种双腔准分子激光器的同步控制系统，其特征在于：所述同步控制模块由取样电路、高速光耦、延时电路、时序判断电路、单片机和高速放大电路构成，所述单片机发出脉冲信号，脉冲信号依次经延时电路延时、高速光耦隔离、高速放大电路放大后分别传送至第一升压模块和第二升压模块，所述取样电路分别对双腔准分子激光器的MO腔和PA腔进行取样得到取样信号，取样信号依次经高速光耦隔离、时序判断电路判断后传送至单片机，单片机根据取样信号对延时电路进行延时控制并继续发送脉冲信号。

所述的一种双腔准分子激光器的同步控制系统，其特征在于：所述第一升压模块和第二升压模块结构相同，且第一升压模块和第二升压模块与充电模块之间均设有储能电容器。

所述的一种双腔准分子激光器的同步控制系统，其特征在于：所述第一磁开关模块和第二磁开关模块均包括有多级磁开关。

所述的一种双腔准分子激光器的同步控制系统，其特征在于：所述延时电路中采用数字可编程延迟发生器。

所述的一种双腔准分子激光器的同步控制系统，其特征在于：所述同步控制模块中延时电路、时序判断电路和单片机与外界通过高速光耦隔离，并采用屏蔽盒进行屏蔽，所述同步控制模块整体也采用屏蔽盒进行屏蔽。

本发明的有益效果为：

本发明通过对双腔准分子激光器的两腔进行实时取样并反馈信息给单片机，通过单片机实时调节数字可编程延迟发生器，达到了两腔放电时间间隔<±5ns精度的同步控制，有效地实现了双腔准分子激光器两腔的同步，且本发明中采用多重屏蔽保护，有效地降低了双腔准分子激光器在运行过程中产生的电磁干扰，保证了系统的正常运行。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

图2为本发明中同步控制模块的原理框图。

图3为双腔准分子激光器的原理示意图。

具体实施方式