RU2467442C1 - Excimer laser - Google Patents
Excimer laser Download PDFInfo
- Publication number
- RU2467442C1 RU2467442C1 RU2011126088/28A RU2011126088A RU2467442C1 RU 2467442 C1 RU2467442 C1 RU 2467442C1 RU 2011126088/28 A RU2011126088/28 A RU 2011126088/28A RU 2011126088 A RU2011126088 A RU 2011126088A RU 2467442 C1 RU2467442 C1 RU 2467442C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- ceramic
- excimer laser
- flanges
- cylindrical modules
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к компактным импульсно-периодическим электроразрядным эксимерным лазерам высокого давления с УФ предыонизацией, и может быть использовано для производства высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), для лазерной микрообработки материалов, отжига аморфного кремния (α-Si) при производстве плоских дисплеев, в оптической УФ и ВУФ литографии, для лазерной очистки поверхностей.The invention relates to quantum electronics, in particular to compact repetitively pulsed high-pressure excimer UV ultraviolet excimer lasers, and can be used for the production of high-temperature superconductors (HTSC), for laser microprocessing of materials, annealing of amorphous silicon (α-Si) in the production of flat displays, in optical UV and VUV lithography, for laser cleaning of surfaces.
Известен эксимерный лазер с искровой УФ предыонизацией, содержащий компактный металлический корпус с системой формирования газового потока, на котором крепится диэлектрическая разрядная камера, изолирующая высоковольтный электрод от заземленного электрода и корпуса лазера [1]. С целью достижения высокого времени жизни газовой смеси в качестве материала диэлектрической камеры использована керамика (Аl2O3), стойкая к воздействию интенсивного УФ излучения и высоко агрессивных компонент газовой смеси лазера, таких как F2 или НСl.Known excimer laser with spark UV preionization, containing a compact metal casing with a gas flow formation system, on which is mounted a dielectric discharge chamber that isolates the high-voltage electrode from the grounded electrode and the laser casing [1]. In order to achieve a high lifetime of the gas mixture, ceramics (Al 2 O 3 ) is used as the material of the dielectric chamber, which is resistant to intense UV radiation and highly aggressive components of the laser gas mixture, such as F 2 or Hcl.
Хотя данная конструкция лазера обеспечила достижение как довольно высокой средней мощности лазерного УФ излучения (~300 Вт), так и высокой частоты повторения импульсов (>4000 Гц), он имеет ряд недостатков. Во-первых, поток газа резко меняет направление, проходя через разрядную камеру, что не позволяет эффективно увеличивать скорость газа в межэлектродном промежутке и приводит к ограничению частоты повторения импульсов. Во-вторых, повышение средней мощности лазера наталкивается на ограничения по увеличению апертуры разряда из-за используемой искровой предыонизации и ограниченных размеров разрядной камеры.Although this laser design has achieved both a fairly high average laser UV power (~ 300 W) and a high pulse repetition rate (> 4000 Hz), it has several disadvantages. Firstly, the gas flow sharply changes direction passing through the discharge chamber, which does not allow to effectively increase the gas velocity in the interelectrode gap and limits the pulse repetition rate. Secondly, an increase in the average laser power encounters restrictions on increasing the discharge aperture due to the used spark preionization and the limited size of the discharge chamber.
Частично этого недостатка лишен эксимерный лазер с рентгеновской предыонизацией, в котором высоковольтный электрод размещен на протяженном диэлектрическом фланце металлического корпуса лазера, к которому подсоединена дополнительная камера с электрически прочным газом [2]. Данная конструкция позволяет увеличивать апертуру разряда и, соответственно, энергию генерации, и среднюю мощность излучения лазера. Малая индуктивность разрядного контура, необходимая для высокой эффективности лазера, достигается за счет минимизации толщины диэлектрического фланца в результате уменьшения механической нагрузки на нем при выравнивании внутреннего и наружного давлений.An excimer laser with X-ray preionisation, in which a high-voltage electrode is placed on an extended dielectric flange of the laser metal housing, to which an additional chamber with an electrically strong gas is connected [2], is partially free of this drawback. This design allows you to increase the discharge aperture and, accordingly, the generation energy, and the average laser radiation power. The low inductance of the discharge circuit, which is necessary for high laser efficiency, is achieved by minimizing the thickness of the dielectric flange as a result of reducing the mechanical load on it when equalizing the internal and external pressures.
Недостатком указанного устройства является сложность его эксплуатации и большие габариты, так как наличие рентгеновского предыонизатора обуславливает применение сложного корпуса, поперечное сечение которого имеет трековую конфигурацию. Кроме этого, деформация лазерного корпуса при его заполнении газом высокого давления может приводить к разрушению жестко закрепленного на нем диэлектрического фланца при его выполнении керамическим.The disadvantage of this device is the complexity of its operation and large dimensions, since the presence of an X-ray preionizer causes the use of a complex case, the cross section of which has a track configuration. In addition, the deformation of the laser housing when it is filled with high-pressure gas can lead to the destruction of the dielectric flange rigidly fixed on it when it is made ceramic.
Также известен эксимерный лазер, содержащий протяженный корпус, в котором размещены система формирования газового потока, предыонизатор, протяженные заземленный электрод и высоковольтный электрод, расположенный на обращенной внутрь корпуса поверхности протяженного керамического фланца, выполненного в виде плиты [3]. В специальных ячейках на наружной поверхности керамического фланца размещены конденсаторы, малоиндуктивно подключенные к электродам лазера. В лазере обеспечен равномерно распределенный между электродами высокоскоростной поток газа, что позволяет работать при высокой частоте следования импульсов. При небольших апертурах разряда и использовании искровой УФ предыонизации указанный лазер отличается компактностью и высокой эффективностью при большой частоте следования импульсов.Also known is an excimer laser containing an extended housing in which a gas flow formation system, a preionizer, an extended grounded electrode, and a high-voltage electrode are located on the surface of the extended ceramic flange made in the form of a plate [3]. In special cells on the outer surface of the ceramic flange there are capacitors that are connected inductively to the laser electrodes. A high-speed gas flow is uniformly distributed between the electrodes in the laser, which makes it possible to operate at a high pulse repetition rate. With small discharge apertures and the use of spark UV preionization, this laser is compact and highly efficient at a high pulse repetition rate.
Однако конструкции корпуса и керамического фланца достаточно сложны и дороги. При этом затруднено повышение энергии генерации и средней мощности лазера, так как требуемое для этого увеличение габаритов корпуса и давления газа может приводить к разрушению керамического фланца. Это связано с большой (до 15 тонн) величиной силы, действующей на фланец при использовании в эксимерном лазере газовой смеси высокого (до 5 атм) давления. Для повышения надежности необходимо увеличивать толщину керамического фланца, что увеличивает индуктивность разрядного контура и уменьшает КПД лазера.However, the design of the body and ceramic flange are quite complex and expensive. At the same time, it is difficult to increase the generation energy and average laser power, since the required increase in the dimensions of the casing and gas pressure can lead to the destruction of the ceramic flange. This is due to the large (up to 15 tons) magnitude of the force acting on the flange when using a high-pressure (up to 5 atm) pressure gas mixture in an excimer laser. To increase reliability, it is necessary to increase the thickness of the ceramic flange, which increases the inductance of the discharge circuit and reduces the efficiency of the laser.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является эксимерный лазер, содержащий протяженный керамический корпус, в котором размещены система формирования газового потока, предыонизатор и электроды [4]. Керамический корпус эксимерного лазера изготовлен в виде трубы, выполненной из керамики А2О3 высокой (>95%) чистоты, и снабжен торцевыми фланцами с оптическими окнами для вывода лазерного излучения. В лазере реализуется возможность увеличения объема активной газовой среды при обеспечении высокого однородного уровня ее предыонизации, малой индуктивности разрядного контура и высокой скорости прокачки газа между электродами. В результате достигается возможность увеличения энергии генерации, средней мощности и КПД импульсно-периодического эксимерного лазера. Выполнение корпуса лазера керамическим определяет возможность достижения высокого времени жизни газовой смеси эксимерного лазера, содержащей такие агрессивные компоненты, как F2 или НСl.The closest technical solution, selected as a prototype, is an excimer laser containing an extended ceramic body, which contains a gas flow formation system, a preionizer and electrodes [4]. The ceramic excimer laser case is made in the form of a tube made of high purity A> 2 O 3 ceramics (> 95%) and is equipped with end flanges with optical windows for outputting laser radiation. The laser realizes the possibility of increasing the volume of the active gas medium while ensuring a high homogeneous level of its preionization, low inductance of the discharge circuit, and high speed of gas flow between the electrodes. As a result, it is possible to increase the generation energy, average power, and efficiency of a repetitively pulsed excimer laser. The implementation of the ceramic laser housing determines the possibility of achieving a high lifetime of the excimer laser gas mixture containing aggressive components such as F 2 or Hcl.
Однако в настоящее время изготовление для корпусов лазеров высококачественных керамических (Аl2О3) труб больших размеров (например, 0,45 м в диаметре и 1,4 м по длине) с высокими физико-химическими свойствами керамики, а также с необходимой точностью обработки, требуемыми для достижения максимально возможных значений энергии генерации, а также высоких значений частоты следования импульсов и средней мощности излучения эксимерного лазера, не реализовано и требует для своей реализации слишком больших вложений. Изготовление керамического корпуса необходимых размеров, позволяющего получить высокие выходные характеристики эксимерного лазера, возможно при склейке корпуса из нескольких модулей, однако при высоком (до 5 атм) давлении газовой смеси и наличии в ней высокоагрессивных газовых компонент F2 или НСl клееные швы разрушаются, существенно снижая ресурс работы лазера. Все это ограничивает возможности получения высоких выходных характеристик лазера в долговременном режиме.However, at present, the manufacture for laser cases of high-quality ceramic (Al 2 O 3 ) pipes of large sizes (for example, 0.45 m in diameter and 1.4 m in length) with high physico-chemical properties of ceramics, as well as with the necessary processing accuracy required to achieve the maximum possible values of the generation energy, as well as high values of the pulse repetition rate and the average radiation power of the excimer laser, have not been implemented and require too much investment for their implementation. The manufacture of a ceramic housing of the required size, which allows to obtain high output characteristics of an excimer laser, is possible when gluing a housing of several modules, but at a high (up to 5 atm) pressure of the gas mixture and the presence of highly aggressive gas components F 2 or Hcl glued joints are destroyed, significantly reducing laser life. All this limits the possibility of obtaining high output laser characteristics in the long-term mode.
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и реализация возможности получения высоких значений энергии генерации, средней мощности и КПД импульсно-периодического эксимерного лазера в долговременном режиме.The technical result of the invention is to simplify the design and realize the possibility of obtaining high values of the generation energy, average power and efficiency of a repetitively pulsed excimer laser in a long-term mode.
Указанная задача может быть осуществлена усовершенствованием устройства, содержащего протяженный керамический корпус, в котором размещены система формирования газового потока, предыонизатор и электроды.This task can be carried out by improving the device containing an extended ceramic body, in which the gas flow formation system, preionizer and electrodes are placed.
Усовершенствование устройства состоит в том, что керамический корпус выполнен из n (n≥2) цилиндрических модулей, герметично соединенных между собой с помощью уплотнителей в форме о-рингов, выполненных преимущественно из резины, стойкой к воздействию галогеносодержащих газов.An improvement of the device consists in the fact that the ceramic case is made of n (n≥2) cylindrical modules, hermetically connected to each other by means of o-ring seals made mainly of rubber that is resistant to halogen-containing gases.
Отличие устройства также может состоять в том, что в области стыков цилиндрических модулей керамического корпуса лазера на наружной поверхности цилиндрических модулей размещено (n-1) пар скрепленных между собой фланцев, выполненных из диэлектрического материала, и между каждыми скрепленными между собой фланцами размещены уплотнители в форме о-рингов.The difference between the device can also be that in the area of the joints of the cylindrical modules of the ceramic laser housing on the outer surface of the cylindrical modules there are (n-1) pairs of bonded flanges made of dielectric material, and between each flanges bonded to each other there are seals in the form o-rings.
На фиг.1 схематично изображен эксимерный лазер с керамическим корпусом, выполненным из нескольких герметично соединенных цилиндрических модулей, на фиг.2 - эксимерный лазер с диэлектрическими фланцами, установленными на корпусе для герметизации стыков между керамическими модулями.Figure 1 schematically shows an excimer laser with a ceramic body made of several hermetically connected cylindrical modules, figure 2 - excimer laser with dielectric flanges mounted on the body for sealing joints between ceramic modules.
Эксимерный лазер содержит протяженный керамический корпус - 1, выполненный из двух или более, в данном случае, фиг.1, из трех цилиндрических модулей - 2, 2', 2", герметично соединенных между собой посредством уплотнителей - 3 в форме о-рингов, выполненных из резины, стойкой к воздействию галогеносодержащих газов, например из витона - фторированного каучука. Резиновый уплотнитель и участки стыков цилиндрических модулей - 2, 2', 2" могут иметь покрытие, выполненное, например, из неспеченого фторопласта (фум-ленты), также стойкого к воздействию агрессивных газов. На обоих торцах протяженного керамического корпуса - 1 герметично установлены металлические торцевые фланцы - 4, 5. Торцевые фланцы - 4, 5 обычно квадратной формы скреплены между собой с помощью специальной конструкции, которая в простейшем случае выполнена в виде четырех идентичных стержней - 6, соединенных с торцевыми фланцами - 4, 5. В керамическом корпусе - 1 размещены система формирования газового потока, включающая в себя диаметральный вентилятор-7, направляющие газового потока - 8, 9 и трубки теплообменника - 10. В корпусе лазера также размещены электроды - 11, 12, между которыми заключена активная среда лазера, и предыонизатор - 13. В случае, показанном на фиг.1, предыонизатор - 13 выполнен в виде системы формирования вспомогательного скользящего разряда по поверхности двух диэлектрических пластин, расположенных сбоку от одного из электродов. Снаружи корпуса - 1 размещены импульсно заряжаемые конденсаторы - 14 системы импульсного питания лазера, которые через токовводы - 15 и газопроницаемые токопроводы - 16, подсоединены к электродам - 11, 12 лазера. На торцевых фланцах - 4, 5 установлены оптические окна - 17, 18 для вывода лазерного излучения.The excimer laser contains an extended ceramic body - 1, made of two or more, in this case, figure 1, of three cylindrical modules - 2, 2 ', 2 ", hermetically connected to each other by means of seals - 3 in the form of o-rings, made of rubber that is resistant to the effects of halogen-containing gases, such as Viton - fluorinated rubber. The rubber seal and sections of the joints of cylindrical modules - 2, 2 ', 2 "can have a coating made, for example, of unsintered fluoroplastic (fum tape), also resistant to aggressive fumes. The metal end flanges - 4, 5 are sealed on both ends of the extended ceramic case - 1. The end flanges - 4, 5 are usually square in shape and are fastened together using a special design, which in the simplest case is made in the form of four identical rods - 6 connected to end flanges - 4, 5. In the ceramic case - 1 there is a gas flow formation system, including a diametral fan-7, gas flow guides - 8, 9 and heat exchanger tubes - 10. The laser housing is also located s electrodes - 11, 12, between which the active medium of the laser is enclosed, and a preionizer - 13. In the case shown in Fig. 1, the preionizer - 13 is made in the form of an auxiliary sliding discharge formation system on the surface of two dielectric plates located to the side of one of electrodes. Outside the housing - 1 there are placed pulse-charged capacitors - 14 laser pulse power systems, which through current leads - 15 and gas-permeable current conductors - 16, are connected to the electrodes - 11, 12 of the laser. On the end flanges - 4, 5 installed optical windows - 17, 18 for outputting laser radiation.
На фиг.2 показан эксимерный лазер, у которого на наружной поверхности цилиндрических модулей - 2 в области каждого стыка цилиндрических модулей - 2 керамического корпуса - 1 размещена пара скрепленных между собой фланцев - 19, 20, выполненных из механически прочного диэлектрического материала, например стеклотекстолита, и уплотнители в форме о-рингов - 3, размещены между каждыми скрепленными между собой диэлектрическими фланцами - 19, 20. На фиг.2 изображен вариант исполнения лазера, в котором предыонизатор - 13, выполненный в виде системы формирования завершенного скользящего разряда по поверхности диэлектрика (сапфира), размещен за частично прозрачным электродом - 12.Figure 2 shows an excimer laser in which on the outer surface of the cylindrical modules - 2 in the area of each junction of the cylindrical modules - 2 of the ceramic body - 1 there is a pair of flanges - 19, 20 fastened together, made of mechanically strong dielectric material, for example fiberglass, and seals in the form of o-rings - 3, are placed between each dielectric flanges fastened together - 19, 20. Figure 2 shows a laser embodiment in which the preionizer - 13, made in the form of a system A completed sliding discharge over the surface of the dielectric (sapphire) is placed behind a partially transparent electrode - 12.
Эксимерный лазер работает следующим образом. Предварительно вакууммированый протяженный керамический корпус - 1, выполненный из двух или более цилиндрических модулей - 2, 2', 2", заполняется свежей смесью инертных газов с галогенами (F2 или НСl) до высокого (обычно от 2.5 до 5 атм) давления. Герметичность корпуса - 1 обеспечивается уплотнителями - 3 в форме о-рингов, выполненных из резины, стойкой к воздействию галогеносодержащих газов, герметизирующих стыки между цилиндрическими модулями - 2, 2', 2", а также торцевыми фланцами - 4, 5, герметично установленными на обоих торцах протяженного керамического корпуса - 1 и скрепленными между собой специальной конструкцией, например, включающей в себя четыре идентичных стержня - 6, которая также обеспечивает стяжку керамических модулей - 2, 2', 2" между собой. Как и в прототипе, наружная поверхность керамического корпуса, расположенная между торцевыми фланцами может иметь дополнительное покрытие, например из стеклопластика, повышающее механическую прочность корпуса при воздействии газа высокого давления. Система формирования газового потока, в который входит вентилятор - 7, направляющие газового потока - 8, 9 и трубки теплообменника - 10, создает поток газа между электродами - 11, 12 лазера. Направляющие газового потока - 8, 9 обеспечивают равномерное распределение скорости газа между электродами. Трубки теплообменника выравнивают температуру и, соответственно, плотность газа в активном объеме лазера между электродами - 11, 12, а также поддерживают оптимальные значения температуры газа в процессе работы лазера. Предыонизатор - 13 импульсно осуществляет предварительную ионизацию активного объема между электродами - 11, 12 лазера. При выполнении предыонизатора в виде системы формирования завершенного скользящего разряда осуществляется однородная по активному объему лазера предыонизация при ее оптимально высоком уровне, реализуемом за счет возможности регулировки энерговклада в завершенный скользящий разряд. Все это увеличивает эффективность лазера. Одновременно с предыонизацией осуществляется импульсная зарядка конденсаторов - 14, вслед за которой происходит зажигание объемного разряда между электродами- 11, 12. Энергия, запасенная в конденсаторах - 14 вкладывается в разряд. Энерговклад осуществляется по малоиндуктивному разрядному контуру, включающему конденсаторы - 14, токовводы - 15, газопроницаемые токопроводы - 16 и электроды - 11, 12, что позволяет получить энергию генерации лазера, выводимую из активного объема в виде лазерного луча через одно из оптических окон - 17, 18, установленных на торцевых фланцах - 4, 5. После того как охлаждаемый трубками теплообменника - 10 газовый поток, циркулирующий в корпусе - 1, сменит газ между электродами, лазерный импульс повторяется. С течением времени, когда под действием ультрафиолетового излучения, плазмы разряда и поступления в газовую смесь продуктов эрозии электроразрядной системы концентрация галогенов в газовой смеси уменьшится в результате химических реакций, периодически производится ограниченное число инжекций галогенов (F2 или НСl). Затем цикл работы импульсно- периодического эксимерного лазера повторяется. Лазер предназначен преимущественно для получения мощности УФ излучения ≥500 Вт. При этом в зависимости от выбора конфигурации электродной системы и параметров системы импульсного питания частота повторения импульсов лазера может быть в диапазоне от 300 до 6000 Гц.An excimer laser operates as follows. A pre-evacuated extended ceramic case - 1, made of two or more cylindrical modules - 2, 2 ', 2 ", is filled with a fresh mixture of inert gases with halogens (F 2 or Hcl) to high (usually from 2.5 to 5 atm) pressure. case - 1 is provided with seals - 3 in the form of o-rings made of rubber, resistant to halogen-containing gases, sealing joints between cylindrical modules - 2, 2 ', 2 ", as well as end flanges - 4, 5, sealed on both ends of extended ceramic of the housing - 1 and fastened together by a special design, for example, including four identical rods - 6, which also provides a coupler of ceramic modules - 2, 2 ', 2 "with each other. As in the prototype, the outer surface of the ceramic body located between the end flanges may have an additional coating, for example of fiberglass, increasing the mechanical strength of the body when exposed to high pressure gas. The gas flow formation system, which includes the fan - 7, the gas flow guides - 8, 9 and the heat exchanger tubes - 10, creates a gas flow between the electrodes - 11, 12 of the laser. The guides of the gas stream - 8, 9 provide a uniform distribution of gas velocity between the electrodes. The tubes of the heat exchanger equalize the temperature and, accordingly, the density of the gas in the active volume of the laser between the electrodes - 11, 12, and also maintain the optimal gas temperature during the operation of the laser. The preionizer - 13 pulsedly pre-ionizes the active volume between the electrodes - 11, 12 of the laser. When the preionizer is implemented in the form of a complete sliding discharge formation system, preionization is uniform in the active volume of the laser at its optimum high level, which is realized due to the possibility of adjusting the energy input to the completed sliding discharge. All this increases the efficiency of the laser. Simultaneously with preionization, pulse charging of the capacitors - 14 is carried out, followed by the ignition of a volume discharge between the electrodes - 11, 12. The energy stored in the capacitors - 14 is invested in the discharge. The energy input is carried out through a low-inductance discharge circuit, including capacitors - 14, current leads - 15, gas-permeable current conductors - 16 and electrodes - 11, 12, which makes it possible to obtain laser generation energy outputted from the active volume in the form of a laser beam through one of the optical windows - 17, 18 mounted on the end flanges - 4, 5. After the gas flow circulating in the housing - 1, cooled by the tubes of the heat exchanger - 10, changes gas between the electrodes, the laser pulse is repeated. Over time, when the concentration of halogens in the gas mixture decreases as a result of chemical reactions under the influence of ultraviolet radiation, discharge plasma, and the products of erosion of the electric discharge system into the gas mixture, a limited number of halogen injections (F 2 or Hcl) are periodically performed. Then the cycle of the repetitively pulsed excimer laser is repeated. The laser is primarily designed to produce UV power of ≥500 watts. Moreover, depending on the choice of the configuration of the electrode system and the parameters of the pulse power system, the pulse repetition frequency of the laser can be in the range from 300 to 6000 Hz.
Выполнение корпуса из отдельных модулей позволяет увеличить размеры керамического корпуса лазера до оптимально больших размеров, необходимых для повышения частоты повторения лазерных импульсов, энергии и средней мощности лазерного УФ излучения. Выполнение модулей цилиндрическими упрощает технологию их изготовления и удешевляет лазер в целом, при этом реализуется возможность предложенной герметизации стыков между керамическими модулями о- рингами, что является апробированной и надежной технологией герметизации компонент корпуса высокоресурсного эксимерного лазера. Кроме этого, керамические модули, особенно их внутренняя поверхность, могут быть обработаны с гораздо большей точностью, чем цельный керамический корпус большой длины. Это упрощает конструкцию элементов электроразрядной системы, размещаемых в корпусе лазера, позволяет минимизировать индуктивность разрядного контура. В целом, все это упрощает конструкцию и технологию изготовления лазера, позволяет повысить частоту следования импульсов, энергию генерации и среднюю мощность эксимерного лазера в долговременном режиме при высоком КПД.The execution of the housing of the individual modules allows you to increase the size of the ceramic laser housing to the optimally large sizes necessary to increase the repetition frequency of laser pulses, energy and average power of laser UV radiation. The implementation of cylindrical modules simplifies their manufacturing technology and reduces the cost of the laser as a whole, while the possibility of the proposed sealing of joints between ceramic oring modules is realized, which is an approved and reliable technology for sealing components of a high-resource excimer laser body. In addition, ceramic modules, especially their inner surface, can be machined with much greater accuracy than a solid ceramic body of large length. This simplifies the design of the elements of the electric discharge system placed in the laser housing, and minimizes the inductance of the discharge circuit. In general, all this simplifies the design and manufacturing technology of the laser, and makes it possible to increase the pulse repetition rate, the generation energy, and the average excimer laser power in the long-term mode at high efficiency.
При введении (n-1) пар скрепленных между собой фланцев - 19, 20 (фиг.2), расположенных в области стыков цилиндрических модулей - 2 на их наружной поверхности, герметичность стыков между цилиндрическими модулями - 2, 2', 2" обеспечивается с помощью уплотнителей - 3 в форме о-рингов, за счет их размещения между скрепленными фланцами - 19, 20. При этом устраняется необходимость сжатия в осевом направлении цилиндрических модулей друг с другом, снижаются механические нагрузки в области стыков керамических модулей, что повышает надежность и ресурс работы корпуса лазера при высоком давлении газа. Выполнение фланцев - 19, 20 из диэлектрического материала не нарушает высокую электрическую прочность корпуса лазера, требуемую для предотвращения паразитных пробоев при зажигании основного и вспомогательного разрядов. В случае, показанном на фиг.2, предварительная ионизация активного объема лазера осуществляется через высоковольтный электрод лазера - 12, рабочая поверхность которого выполнена тонкостенной с щелевыми окнами прозрачности. Осуществление предыонизации через частично прозрачный электрод (фиг.2) позволяет увеличить апертуру объемного разряда и максимально повысить энергию генерации лазера.With the introduction of (n-1) pairs of fastened together flanges - 19, 20 (figure 2) located in the area of the joints of the cylindrical modules - 2 on their outer surface, the tightness of the joints between the cylindrical modules - 2, 2 ', 2 "is provided with using gaskets - 3 in the form of o-rings, due to their placement between the fastened flanges - 19, 20. This eliminates the need for axial compression of the cylindrical modules with each other, reduces mechanical stresses in the joints of ceramic modules, which increases reliability and service life work corp laser at high gas pressure. The implementation of the flanges - 19, 20 of dielectric material does not violate the high dielectric strength of the laser housing, required to prevent spurious breakdowns when igniting the main and auxiliary discharges. In the case shown in figure 2, the preliminary ionization of the active volume of the laser is carried out through a high-voltage laser electrode - 12, the working surface of which is made thin-walled with slotted windows of transparency. The implementation of preionization through a partially transparent electrode (figure 2) allows you to increase the aperture of the volume discharge and maximize the laser energy.
Количество n модулей, из которых выполнен керамический корпус лазера, целесообразно выбирать в диапазоне от [L/D] до [L/D]+1, где [L/D]- целая часть отношения длины корпуса лазера L к его диаметру D. При этом длина каждого керамического модуля лазера близка к его диаметру или не превосходит его по величине. Это упрощает технологию изготовления керамических модулей, повышает точность их изготовления и обработки, снижает их стоимость.It is advisable to choose the number n of modules of which the ceramic laser housing is made in the range from [L / D] to [L / D] +1, where [L / D] is the integer part of the ratio of the laser housing length L to its diameter D. In this case, the length of each ceramic module of the laser is close to its diameter or does not exceed it in magnitude. This simplifies the manufacturing technology of ceramic modules, improves the accuracy of their manufacture and processing, reduces their cost.
Таким образом, выполнение эксимерного лазера в предложенном виде позволяет упростить конструкцию корпуса лазера, удешевить его, повысить частоту следования импульсов, энергию генерации и среднюю мощность эксимерного лазера в долговременном режиме при высоком КПД.Thus, the implementation of the excimer laser in the proposed form makes it possible to simplify the design of the laser housing, reduce its cost, increase the pulse repetition rate, the generation energy, and the average excimer laser power in the long-term mode at high efficiency.
Использованные источники информацииInformation Sources Used
1. В.М.Борисов и др. Квантовая электроника, 22, №5, 446-450 (1995).1. V.M. Borisov and others. Quantum Electronics, 22, No. 5, 446-450 (1995).
2. Laser Focus Word, 25, №10, 23 1989.2. Laser Focus Word, 25, No. 10, 23 1989.
3. Патент РФ №2064720, кл. 6 Н01S 3/03, 06.10.92, 27.07.96. Бюл. №21.3. RF patent No. 2064720, cl. 6
4. Международный патент WO 2004/013940, кл. H01S 3/00, приоритет 28.07.2003.4. International patent WO 2004/013940, cl.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011126088/28A RU2467442C1 (en) | 2011-06-27 | 2011-06-27 | Excimer laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011126088/28A RU2467442C1 (en) | 2011-06-27 | 2011-06-27 | Excimer laser |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2467442C1 true RU2467442C1 (en) | 2012-11-20 |
Family
ID=47323391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011126088/28A RU2467442C1 (en) | 2011-06-27 | 2011-06-27 | Excimer laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2467442C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2113749C1 (en) * | 1997-07-11 | 1998-06-20 | Центр физического приборостроения Института общей физики РАН | Gas laser |
| EP1137126A1 (en) * | 1998-11-30 | 2001-09-26 | Ebara Corporation | Electric discharge excitation excimer laser |
| WO2004013940A2 (en) * | 2002-07-31 | 2004-02-12 | Lambda Physik Ag | Gas discharge laser |
| EP1008210B1 (en) * | 1997-02-11 | 2006-06-28 | Cymer, Inc. | Aerodynamic chamber design for high pulse repetition rate excimer lasers |
| US7099365B2 (en) * | 2001-11-01 | 2006-08-29 | Komatsu, Ltd. | Oscillation method and device of fluorine molecular laser |
-
2011
- 2011-06-27 RU RU2011126088/28A patent/RU2467442C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1008210B1 (en) * | 1997-02-11 | 2006-06-28 | Cymer, Inc. | Aerodynamic chamber design for high pulse repetition rate excimer lasers |
| RU2113749C1 (en) * | 1997-07-11 | 1998-06-20 | Центр физического приборостроения Института общей физики РАН | Gas laser |
| EP1137126A1 (en) * | 1998-11-30 | 2001-09-26 | Ebara Corporation | Electric discharge excitation excimer laser |
| US7099365B2 (en) * | 2001-11-01 | 2006-08-29 | Komatsu, Ltd. | Oscillation method and device of fluorine molecular laser |
| WO2004013940A2 (en) * | 2002-07-31 | 2004-02-12 | Lambda Physik Ag | Gas discharge laser |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3978385B2 (en) | Apparatus and method for generating extreme ultraviolet radiation based on gas discharge | |
| RU2446530C1 (en) | Pulse-periodic gas-discharge laser | |
| Kearsley et al. | A novel pre-ionization technique for discharge excited rare gas halide lasers | |
| Norris et al. | Compact sealed photopreionized TEA CO2 laser without heterogeneous catalysis or gas recycling | |
| Hasama et al. | 50 J discharge-pumped XeCl laser | |
| US4292600A (en) | Pulsed gas laser emitting high-power beam of short wavelength | |
| RU2467442C1 (en) | Excimer laser | |
| Mikheev et al. | Multiterawatt hybrid (solid/gas) femtosecond systems in the visible | |
| Rothe et al. | High‐power N2+ laser pumped by charge transfer in a high‐pressure pulsed glow discharge | |
| RU2507654C1 (en) | Gas discharge laser, laser system and method of radiation generation | |
| Chen et al. | Long‐duration high‐efficiency operation of a continuously pulsed copper laser utilizing copper bromide as a lasant | |
| RU2519869C2 (en) | Excimer laser system and method of generating radiation | |
| RU2557327C2 (en) | Gas-discharge excimer laser (versions) | |
| RU2514159C2 (en) | Gas-discharge laser, laser system and method of generating radiation | |
| RU2510110C1 (en) | Gas discharge laser | |
| RU2507653C1 (en) | Gas discharge laser | |
| RU2531069C2 (en) | Gas-discharge laser system and method of generating radiation | |
| RU2510109C1 (en) | Gas discharge laser and method of radiation generation | |
| RU2477912C2 (en) | Pulse-periodic electric-discharge excimer laser | |
| Kleikamp et al. | High energy extraction of electron beam pumped KrF lasers at multi atmospheres | |
| Baranov et al. | High-power, high-pressure pulsed CO2 lasers and their applications | |
| RU2506671C1 (en) | Gas-discharge laser and method of generating radiation | |
| RU2519867C2 (en) | Gas-discharge laser | |
| RU2503104C1 (en) | Gas-discharge laser | |
| Atezhev et al. | Nitrogen laser with a pulse repetition rate of 11 kHz and a beam divergence of 0.5 mrad |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150628 |