CN102914419A - 两路反馈信号相对时差的精确测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了两路反馈信号相对时差的精确测量系统，包括两路反馈信号的相对时差信号脉冲获得模块和时间数字转换（TDC）系统，两路反馈信号经过滤波、比较、隔离后，送给相对时差脉冲信号获得模块，得到两路反馈信号的相对时差脉冲信号；然后送给TDC系统，脉冲信号由TDC系统处理后，通过SPI接口与MCU通信，把脉冲信号时差送给MCU，并由数码管显示。本发明能够精确测量出MOPA双腔放电时差，误差控制在1ns内，并把该时差送给同步系统，从而达到调节MOPA双腔同步放电的目的。
Description
技术领域
本发明涉及准分子激光器双腔放电同步领域，特别是用作光刻光源的高重频ArF准分子激光器MOPA双腔气体放电同步控制，具体涉及两路反馈信号相对时差的精确测量系统。
背景技术
目前，准分子激光是大规模半导体集成电路光刻的主要光源。随着光刻对光源输出功率和线宽要求的提高，单腔结构准分子激光器难以同时满足线宽与功率的要求。双腔结构的主振- 振荡放大技术被引入以解决此矛盾。其基本思想是利用种子腔产生小能量的窄线宽种子光, 注入放大腔输出大能量脉冲,从而得到窄线宽、大功率的优质激光束。典型的双腔结构为主振荡器-功率放大器（MOPA： Master oscillator power amplifier）结构。
MOPA双腔激光器高压放电产生激光。为了使激光系统正常运行，双腔放电时间必须同步。准分子激光器从脉冲触发到最后高压放电，将产生约十几微秒的延迟，而且双腔高压放电持续时间非常短，通常只有几十个纳秒。现有技术只能减小双腔放电时序误差，无法消除误差，最终产生的误差称为“抖动”。高重频ArF准分子激光器MOPA双腔气体放电的时间同步抖动要求在+/-5ns，本发明旨在精确测量出MOPA双腔放电时差，误差控制在1ns内，并把该时差送给同步系统，从而调节MOPA双腔同步放电。
发明内容
本发明提供一种用于高重频ArF准分子激光器中两路反馈信号相对时差的精确测量系统。
本发明采用的技术方案是：
两路反馈信号相对时差的精确测量系统，其特征在于：包括有两路反馈信号laser1、laser2的相对时差脉冲信号获得模块和时间数字转换（TDC）系统，两路反馈信号laser1、laser2分别经过滤波器滤波后接入比较器，再经过隔离器隔离后，送给相对时差脉冲信号获得模块，相对时差脉冲信号获得模块包括有4个D触发器、两个与门和一个或门电路，两路反馈信号laser1、laser2分别接入两个D触发器的时钟输入端CP，四个D触发器分为两组，一个接入反馈信号laser1的D触发器和一个接入反馈信号laser2的D触发器构成一组，每组的两个D触发器中一个由清零端 
接入频率脉冲信号、一个由置位端
接入频率脉冲信号，每组中的两个D触发器的输出端分别接入一个与门电路的两个信号输入端，两个与门电路的信号输出端分别接入一个或门电路的两个信号输入端，或门电路的信号输出端输出两路反馈信号laser1、laser2的相对时差脉冲信号；所述的TDC系统包括TDC-GP2芯片、MCU和数码管，MCU通过SPI接口与TDC-GP2芯片通信连接，或门电路的信号输出端接入TDC-GP2芯片的Start、Stop引脚，TDC-GP2芯片内部计算两路反馈信号laser1、laser2的相对时差，TDC-GP2芯片把输入脉冲时差保存在内部输出寄存器中，并把中断信号发至MCU，MCU读取TDC-GP2芯片的内部输出寄存器，并把时间传送至数码管显示。
所述的两路反馈信号相对时差的精确测量系统，其特征在于：所述的TDC-GP2芯片是德国ACAM公司的新一代时间数字转换芯片。
本发明的原理是：
两路反馈信号经过滤波、比较、隔离后，送给相对时差脉冲信号获得模块，得到两路反馈信号的相对时差脉冲信号；然后送给TDC系统，脉冲信号由TDC系统处理后，通过SPI接口与MCU通信，把脉冲信号时差送给MCU，并显示。
相对时差脉冲信号获得模块主要由4个D触发器、两个与门和一个或门电路组成，首先，频率脉冲信号给4个D触发器置位或复位，两路反馈信号输入后，输出的脉冲信号为两路反馈信号的相对时差脉冲信号；TDC系统包括TDC-GP2芯片、MCU和数码管MCU通过SPI接口与TDC-GP2通信，通过初始化TDC-GP2芯片内部的6个24位的寄存器，对TDC-GP2芯片进行初始设置，TDC-GP2芯片由Start、Stop引脚输入脉冲信号，按照6个寄存器的设置，TDC-GP2通过内部ALU计算时差，把输入脉冲时差保存在输出寄存器中，并向MCU发送中断信号，这时MCU便可以读取TDC-GP2内部输出寄存器，并把时间用数码管显示。
本发明的优点是：
本发明能够精确测量出MOPA双腔放电时差，误差控制在1ns内，并把该时差送给同步系统，从而达到调节MOPA双腔同步放电的目的。
附图说明
图1为本发明的总体示意图。
图2为本发明的相对时差脉冲获得的原理图。
图3为laser1先到、laser2后到的时序图。
图4为TDC-GP2芯片的外围电路图
具体实施方式
如附图，两路反馈信号相对时差的精确测量系统，包括有两路反馈信号laser1、laser2的相对时差脉冲信号获得模块1和时间数字转换（TDC）系统，两路反馈信号laser1、laser2分别经过滤波器滤波后接入比较器，再经过隔离器隔离后，送给相对时差脉冲信号获得模块1，相对时差脉冲信号获得模块包括有4个D触发器2、两个与门3和一个或门电路4，两路反馈信号laser1、laser2分别接入两个D触发器2的时钟输入端CP，四个D触发器2分为两组，一个接入反馈信号laser1的D触发器2和一个接入反馈信号laser2的D触发器2构成一组，每组的两个D触发器2中一个由清零端
接入频率脉冲信号、一个由置位端接入频率脉冲信号，每组中的两个D触发器2的输出端分别接入一个与门电路3的两个信号输入端，两个与门电路3的信号输出端分别接入一个或门电路4的两个信号输入端，或门电路4的信号输出端输出两路反馈信号laser1、laser2的相对时差脉冲信号；TDC系统包括TDC-GP2芯片5、MCU 6和数码管7，MCU 6通过SPI接口与TDC-GP2芯片5通信连接，或门电路4的信号输出端接入TDC-GP2芯片5的Start、Stop引脚，TDC-GP2芯片5内部计算两路反馈信号laser1、laser2的相对时差，TDC-GP2芯片5把输入脉冲时差保存在内部输出寄存器中，并把中断信号发至MCU 6，MCU 6读取TDC-GP2芯片5的内部输出寄存器，并把时间传送至数码管7显示。
TDC-GP2芯片5是德国ACAM公司的新一代时间数字转换芯片。
下面进行进一步的说明：
首先，窄脉宽频率负脉冲信号给4个D触发器置位或复位，然后，4个D触发器的时钟输入端CP等待反馈信号输入。有信号输入，则该D触发器输出为1或0；两个D触发器输出信号通过与门获得两信号的相对时差脉冲信号。由于laser1、laser2相对时间不确定，都有可能先到，通过两组由2个D触发器和1个与门组成的电路，就可以分别获得laser1先到，或laser2先到的相对时差脉冲信号。最后，再把两路信号相或，得到两路反馈信号的相对时差脉冲信号。图2为相对时差脉冲获得的原理图。图3为laser1先到、laser2后到的时序图。laser2先到、laser1后到的情况，用到图2下面两个D触发器和与门，时序图与laser1先到、laser2后到的时序图类似，这里不再给出。最后，两路输出相或，得到两路反馈信号的相对时差脉冲信号。
TDC系统包括TDC-GP2芯片、MCU和数码管，MCU通过SPI接口与TDC-GP2通信，通过初始化TDC-GP2芯片内部的6个24位的寄存器，对TDC-GP2芯片进行初始设置，TDC-GP2芯片由Start、Stop引脚输入脉冲信号，按照6个寄存器的设置，TDC-GP2通过内部ALU计算时差，把输入脉冲时差保存在输出寄存器中（采取校准测量，Time=RES_X*Tref*N;RES_X为结果寄存器的值，Tref为基准时钟，N为分频倍数，N=1、2、4），并向MCU发送中断信号，这时MCU便可以读取TDC-GP2内部结果寄存器，MCU对数据处理后，用数码管显示测量时差。表1为TDC-GP2的6个寄存器设置，图4为TDC-GP2芯片的外围电路图。
表1
| Reg0 | 0X001664 |
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Claims (2)
1.两路反馈信号相对时差的精确测量系统，其特征在于：包括有两路反馈信号laser1、laser2的相对时差脉冲信号获得模块和TDC系统，两路反馈信号laser1、laser2分别经过滤波器滤波后接入比较器，再经过隔离器隔离后，送给相对时差脉冲信号获得模块，相对时差脉冲信号获得模块包括有4个D触发器、两个与门和一个或门电路，两路反馈信号laser1、laser2分别接入两个D触发器的时钟输入端CP，四个D触发器分为两组，一个接入反馈信号laser1的D触发器和一个接入反馈信号laser2的D触发器构成一组，每组的两个D触发器中一个由清零端 
接入频率脉冲信号、一个由置位端
接入频率脉冲信号，每组中的两个D触发器的输出端分别接入一个与门电路的两个信号输入端，两个与门电路的信号输出端分别接入一个或门电路的两个信号输入端，或门电路的信号输出端输出两路反馈信号laser1、laser2的相对时差脉冲信号；所述的TDC系统包括TDC-GP2芯片、MCU和数码管，MCU通过SPI接口与TDC-GP2芯片通信连接，或门电路的信号输出端接入TDC-GP2芯片的Start、Stop引脚，TDC-GP2芯片内部计算两路反馈信号laser1、laser2的相对时差，TDC-GP2芯片把输入脉冲时差保存在内部输出寄存器中，并把中断信号发至MCU，MCU读取TDC-GP2芯片的内部输出寄存器，并把时间传送至数码管显示。
2.根据权利要求1所述的两路反馈信号相对时差的精确测量系统，其特征在于：所述的TDC-GP2芯片是德国ACAM公司的新一代时间数字转换芯片。
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