CN112787209B - 一种用于触发准分子激光器产生等离子体的电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及准分子激光器领域，具体是涉及一种用于触发准分子激光器产生等离子体的电路。包括用于触发准分子激光器的装置和用于驱动准分子激光器的脉冲电路；用于触发准分子激光器的装置包括信号采集模块和电信号处理模块；用于驱动准分子激光器的脉冲电路包括触发脉冲电路，触发脉冲电路包括用于给气体激光器的触发端供电的第一供电单元；第一供电单元包括第十电容，用于给第十电容充电的充电电源。因此，本发明能够保证种子光到达准分子激光器的时间与准分子激光器放电同步。因此，本发明在晶体管和第十电容的相互配合作用下，能够产生快前沿低抖动的高压脉冲信号给准分子激光器，以保证准分子激光器的工作性能。

Description

一种用于触发准分子激光器产生等离子体的电路

技术领域

本发明涉及准分子激光器领域，具体是涉及一种用于触发准分子激光器产生等离子体的电路。

背景技术

准分子激光器是目前紫外波段输出功率最大的激光器件，广泛应用于工业、医疗、科研等领域。经过数十年研发，准分子激光技术得到了迅速发展，特别是稀有气体卤化物准分子激光器，由于其输出激光峰值功率高、脉冲能量大、波长在紫外区的特点，发展迅速并得到了广泛的应用，是目前主要使用的准分子激光器。为满足一些特殊应用需求，例如半导体光刻、大功率加工、超快激光输出等，需要用到准分子激光器中的准分子激光放大器。准分子是一种在激发态复合成分子,而在基态离解成原子的不稳定缔合物。准分子激光跃迁发生在束缚的激发态到排斥的基态,属于束缚—自由跃迁，其激发态典型寿命仅几十纳秒。作为放大器的准分子激光器放电需要与种子光的到来时刻精确同步，为保证激光放大的参数和稳定性，一般要求二者的同步精度达到优于正负5纳秒。种子光为飞秒激光器发出的光，当种子光到达准分子激光器时，需要准分子激光器同步放电，以此实现对飞秒激光器发出的种子光进行放大。这里的种子光只是一道飞秒激光器发出的光束，由于其光脉冲极短，只有fs级别故而称为飞秒激光。但是其发出的光能量较低，所以需要通过准分子激光器对其能量进行放大以实现其他功能。

准分子激光器的主要工作过程为高压电源首先将能量充至储能电容器上,而储能电容器上的能量通过快速高压放电开关转移到放电电容上并实现对准分子激光气体的激励。

现有的触发准分子激光器产生等离子体的电路，因不能做到放电与种子光到达准分子激光器的时间同步以及输出的高压脉冲信号不具有快前沿，而降低准分子激光器的性能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于触发准分子激光器产生等离子体的电路，既能够保证准分子激光器放电时间与种子光到达准分子激光器的时间同步，又能够向准分子激光器输送快前沿的高压脉冲信号，以此提高准分子激光器的性能。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种用于触发准分子激光器产生等离子体的电路，包括用于触发准分子激光器的装置和用于驱动准分子激光器的脉冲电路；

用于触发准分子激光器的装置包括如下组成部分：

信号采集模块，用于采集向气体激光器发送种子光的光束激光器的触发信号；

电信号处理模块，用于接收和处理信号采集模块采集的光束激光器的触发信号，并将处理之后的触发信号输入至气体激光器的使能端，以使种子光到达气体激光器的时间与气体激光器放电时间同步；所述气体激光器的放电时间受气体激光器的使能端控制；

用于驱动准分子激光器的脉冲电路包括触发脉冲电路，所述触发脉冲电路包括用于给气体激光器的触发端供电的第一供电单元；所述第一供电单元包括第十电容，用于给第十电容充电的充电电源，用于驱动充电之后的第十电容放电的驱动组件；所述第十电容放电用于给气体激光器的触发端供电。

进一步，所述信号采集模块包括光纤接收器和第一转换单元；光束激光器的触发信号以光信号的形式传送至光纤接收器的光敏电阻；所述光纤接收器的输出端与第一转换单元的输入端电连接，所述第一转换单元输出端的电位与光纤接收器输出端的电位相异，所述第一转换单元的输出端与电信号处理模块的输入端相连接。

进一步，所述第一转换单元包括第一场效应管，所述光纤接收器的输出端与第一场效应管的栅极相连接，所述第一场效应管的漏极与电源相连接，所述第一场效应管的漏极还作为输出端与电信号处理模块的输入端相连接。

进一步优选的，所述光纤接收器的型号为R2526；所述第一转换单元还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻；

所述光纤接收器作为输出端的引脚1通过第一电阻与第一场效应管的栅极连接，所述光纤接收器的引脚1还与引脚4连接，所述光纤接收器的引脚1与引脚2之间连接有第一电容；

所述第一场效应管的漏极通过第二电阻与电源相连接，所述第一场效应管的漏极还作为输出端通过第三电阻与电信号处理模块的输入端相连接；所述第一场效应管的源极接地。

进一步，所述驱动组件为晶体管，所述第一供电单元还包括第二变压器；所述第二变压器包括位于第一供电单元侧的初级线圈和位于气体激光器侧的次级线圈；所述晶体管的栅极连接有用于使晶体管导通的导通电源；所述第二变压器的初级线圈、晶体管、第十电容构成串联电路，所述充电电源给该串联电路供电；所述第十电容放电时通过第二变压器的初级线圈和次级线圈给气体激光器的触发端供电。

进一步，所述第一供电单元还包括串联的第十八电阻和第四二极管；充电电源与第十八电阻的一端连接，所述第十八电阻的另一端与第四二极管的正极连接，所述第四二极管的负极与晶体管的集电极相连接，所述第四二极管的负极还与第二变压器的初级线圈的一端连接，所述晶体管的发射极与第十电容的一端连接，所述第十电容的另一端与第二变压器的初级线圈的另一端连接。

进一步，所述触发脉冲电路还包括位于晶体管发射极与集电极之间的保护电路，所述保护电路用于防止气体激光器的放电电压击毁晶体管。

进一步优选的，所述触发脉冲电路还包括用于在第十电容充电时给气体激光器的触发端供电的第二供电单元，所述第二供电单元包括与第二变压器的次级线圈一端相连接的辅助电源；所述第二变压器的次级线圈一端还与气体激光器的负极相连接，所述第二变压器的次级线圈另一端与气体激光器的正极相连接。

进一步优选的，该脉冲电路还包括电源模块，所述电源模块为触发脉冲电路的充电电源和辅助电源；

所述电源模块包括第一变压器、第一整流桥和第二整流桥；所述第一变压器包括初级线圈、第一次级线圈和第二次级线圈；所述第一变压器的初级线圈两端用于接入市电；

所述第一次级线圈的一端与第一整流桥的第一电压输入端连接，所述第一次级线圈的另一端与第一整流桥的第二电压输入端连接，所述第一整流桥的正极作为触发脉冲电路的辅助电源给触发脉冲电路供电；

所述第二次级线圈的一端与第二整流桥的第一电压输入端连接，所述第二次级线圈的另一端与第二整流桥的第二电压输入端连接，所述第二整流桥的正极作为触发脉冲电路的充电电源给触发脉冲电路供电。

进一步优选的，所述气体激光器为准分子激光器，所述光束激光器为飞秒激光器。

本发明的有益效果如下：

(1)光束激光器是否向准分子激光器发送种子光受其触发信号控制。本发明通过信号采集模块获取光束激光器的触发信号，并通过电信号处理模块对获取的触发信号进行处理，处理之后的触发信号作为准分子激光器放电的触发信号。因此，本发明能够保证种子光到达准分子激光器的时间与准分子激光器放电同步，以此使得准分子激光器可以作为激光放大器使用。

(2)光纤接收器输出端的电位与其输入端电位相异，本发明的电信号处理模块使得输入给光纤接收器的电位与通过电信号处理模块输送至准分子激光器使能端的电位相同。因此，本发明的装置便于直观上控制光束激光器的种子光到达准分子激光器与准分子激光器放电的同步。

(3)光束激光器的触发信号强度很低，本发明采用场效应管对采集到的触发信号进行放大，以便放大后的信号达到触发准分子激光器的强度。

(4)本发明的电信号处理模块为施密特触发器，能够使得脉冲的上升沿变得陡峭，同时电平触发能有效的去除噪声干扰，降低信号的抖动。

另外，本发明的电信号处理模块能够降低本装置中的信号在时序上的抖动，以此更进一步提高种子光到达准分子激光器的时间与准分子激光器放电时间的同步性。

(5)晶体管为高压脉冲产生电路的开关器件，其具有可控性高、开通速度快、低抖动的优点。本发明通过控制晶体管是否导通以控制第十电容是否放电，当晶体管导通时，第十电容快速放电产生高电压脉冲而输送至准分子激光器的触发端供电。因此，本发明在晶体管和第十电容的相互配合作用下，能够产生快前沿低抖动的高压脉冲信号给准分子激光器，以保证准分子激光器的工作性能。

(6)本发明无需其它辅助部件，只通过本发明的第一供电单元的自身属性就可以实现第十电容充放电的切换，因此，本发明的结构简单，可靠性高。此外本发明只通过控制晶体管栅极上接入的电压即可切换第十电容充放电，使得栅极上的电压高低与第十电容充放电状态同步，从而更进一步使得本发明通过第十电容和第二变压器产生的高电压脉冲具有快前沿和低抖动，以进一步保证准分子激光器的工作性能。

(7)准分子激光器在不工作时也需要有低电压供电，本发明设计了第二供电单元，一旦晶体管不导通而导致第十电容不放电给准分子激光器进而使其处于不工作状态时，第二供电单元立即便可给准分子激光器供电，而防止准分子因处于断电状态而降低其性能。

(8)输送至准分子激光器的高电压脉冲信号在时序上和幅值都有严格的要求，现有的直流供电电源在使用一段时间之后，其输出的电压在时序上和幅值上都不能够再满足准分子激光器的使用要求。本发明设计了电源模块，该电源模块接入外部稳定的交流市电，经过第一变压器和整流桥的作用而输出满足激发准分子激光器的电压，该电压稳定性较大，以进一步满足准分子激光器工作时对电压的要求，从而保证准分子激光器的工作性能。

附图说明

图1为本发明的整体系统图；

图2为本发明的第一转换单元与光纤接收器的电路图；

图3为本发明的第二转换单元与光纤发射器的电路图；

图4为本发明的电信号处理模块的电路图；

图5为本发明的电源模块、隔离模块、触发脉冲电路之间的系统图；

图6为本发明的电源模块的电路图；

图7为本发明的隔离模块的电路图；

图8为本发明的触发脉冲电路的电路图；

图9为本发明的仿真图。

图中标注符号的含义如下：

1-第一转换单元2-电信号处理模块3-隔离模块4-气体激光器

41-触发脉冲电路411-第一供电单元412-第二供电单元

413-保护电路5-信号发生器6-第二转换单元7-第一电信号接头

8-第二电信号接头9-光束激光器10-电源模块

F1-光纤接收器F2-光纤发射器F3-555定时器

R1～R23-第一电阻～第二十三电阻Q1～Q4-第一场效应管～第四场效应管

Q5-光耦Q6-晶体管Q7-第一整流桥Q8-第二整流桥Q9-第三整流桥

TR1-第一变压器TR2-第二变压器

C1～C13-第一电容～第十三电容D1～D7-第一二极管～第七二极管

具体实施方式

以下结合实施例和说明书附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种用于触发准分子激光器的装置，该装置包括如下组成部分：

信号采集模块，用于采集向气体激光器4发送种子光的光束激光器9的触发信号；

电信号处理模块2，用于接收和处理信号采集模块采集的光束激光器9的触发信号，并将处理之后的触发信号输入至气体激光器4的使能端，以使种子光到达气体激光器4的时间与气体激光器4放电时间同步；气体激光器4的放电时间受气体激光器4的使能端控制。

信号采集模块包括光纤接收器F1和第一转换单元1；光束激光器9的触发信号以光信号的形式输入至光纤接收器F1的光敏电阻；光纤接收器F1的输出端与第一转换单元1的输入端电连接，第一转换单元1输出端的电位与光纤接收器F1输出端的电位相异，第一转换单元1的输出端与电信号处理模块2的输入端相连接。

第一转换单元1包括第一场效应管Q1，光纤接收器F1的输出端与第一场效应管Q1的栅极相连接，第一场效应管Q1的漏极与电源相连接，第一场效应管Q1的漏极还作为输出端与电信号处理模块2的输入端相连接。

光纤接收器F1的型号为R2526；第一转换单元1还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3；

光纤接收器F1作为输出端的引脚1通过第一电阻R1与第一场效应管Q1的栅极连接，光纤接收器F1的引脚1还与引脚4连接，光纤接收器F1的引脚1与引脚2之间连接有第一电容C1；

第一场效应管Q1的漏极通过第二电阻R2与电源相连接，第一场效应管Q1的漏极还作为输出端通过第三电阻R3与电信号处理模块2的输入端相连接；第一场效应管Q1的源极接地。

电信号处理模块2包括555定时器F3和第三场效应管Q3；

信号采集模块的输出端与555定时器F3的输入端相连接，555定时器F3的输出端与第三场效应管Q3的栅极相连接，第三场效应管Q3的漏极作为输出端与气体激光器4的使能端相连接，第三场效应管Q3的漏极还通过第八电阻R8与电源连接；第三场效应管Q3的源极接地。

555定时器F3的型号为NE555，555定时器F3的引脚3作为输出端通过第七电阻R7与第三场效应管Q3的栅极连接，555定时器F3的引脚4和引脚8均连接电源，555定时器F3的引脚1接地，55定时器F2的引脚5通过第二电容C2接地，信号采集模块的输出端与555定时器F3的引脚6连接，信号采集模块的输出端还与555定时器F3的引脚2连接。

该装置还包括如下组成部分：

信号发生器5，用于输出与光束激光器9的触发信号相吻合的信号；

第二转换单元6，用于输出与信号发生器5输出端电位相异的电位；

光纤发射器F2，用于将第二转换单元6输出的电位转化为光信号，该光信号用于触发光束激光器9产生种子光；

信号发生器5的第一输出端与电信号处理模块2的输入端相连接，信号发生器5的第二输出端与第二转换单元6的输入端相连接；第二转换单元6的输出端与光纤发射器F2的输入端相连接。

光纤发射器F2的型号为T1521，第二转换单元6包括第二场效应管Q2，第二场效应管Q2的漏极与光纤发射器F2的引脚2连接，信号发生器5的第一输出端与第二场效应管Q2作为输入端的栅极相连接，第二场效应管Q2的源极接地；

光纤发射器F2的引脚1与电源相连接。

第二转换单元6还包括串联的第五电阻R5和第六电阻R6；信号发生器5的第一输出端依次通过第六电阻R6、第五电阻R5与第二场效应管Q2作为输入端的栅极相连接。

气体激光器4准分子激光器，光束激光器9为飞秒激光器。

实施例2

在实施例1的基础行，下面分别对其进行介绍：

如图1和图2所示，信号采集模块包括型号为R2526的光纤接收器F1和第一转换单元1。第一转换单元1包括第一场效应管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3。光纤接收器F1的输出端与第一场效应管Q1的栅极相连接，第一场效应管Q1的漏极通过第二电阻R2与5V直流电压相连接，第一场效应管Q1的源极接地。第一场效应管Q1的漏极还作为输出端通过第三电阻R3与电信号处理模块2的输入端相连接，光纤接收器F1作为输出端的引脚1通过第一电阻R1与第一场效应管Q1的栅极，光纤接收器F1的引脚1还与引脚4连接，光纤接收器F1的引脚1与引脚2之间连接有第一电容C1。

如图4所示，电信号处理模块2包括型号为NE555的555定时器F3和第三场效应管Q3。信号采集模块中的第一场效应管Q1的漏极通过第三电阻R3与555定时器F3的输入端引脚6和引脚2相连接，555定时器F3的引脚3作为输出端通过第七电阻R7与第三场效应管Q3的栅极连接，第三场效应管Q3的漏极输出的信号用于驱动气体激光器4(准分子激光器)放电。其中，第三场效应管Q3的漏极还通过第八电阻R8与5V直流电压连接，第三场效应管Q3的源极接地，555定时器F3的引脚4和引脚8均连接5V直流电压，555定时器F3的引脚1接地，555定时器F3的引脚5通过第二电容C2接地。

本实施例也可以直接将光束激光器9的电压触发信号通过第二电信号接头8输入到555定时器F3的引脚6。

本实施例中的光束激光器9为飞秒激光器，气体激光器4为准分子激光器，给光束激光器9的使能端施加电压这一触发信号，光束激光器9便产生向气体激光器4发送的种子光。

本实施例的工作过程如下：将施加给光束激光器9使能端的电压这一触发信号转换成光信号，该光信号传输至光纤接收器F1的光敏电阻，光纤接收器F1输出低电位，该低电位输入到第一场效应管Q1，之后第一场效应管Q1输出高电位，该高电位输入到555定时器F3，555定时器F3可以控制器输出低电位的时间，该低电位输入至第三场效应管Q3，第三场效应管Q3此时输出能够驱动气体激光器4放电的高电位，完成光束激光器9发送的种子光到达气体激光器4的时间与气体激光器4放电时间同步的控制。

实施例3

在实施例1、2的基础上，去掉实施例2中的第一转换单元1、光纤接收器F1、第二电信号接头8，而增加如下组成部分：

信号发生器5，用于输出与光束激光器9的触发信号相吻合的信号；

第二转换单元6，用于输出与信号发生器5输出端电位相异的电位；

光纤发射器F2，用于将第二转换单元6输出的电位转化为光信号，该光信号传输至光束激光器9用于触发光束激光器9产生种子光。

信号发生器5的第一输出端与电信号处理模块2中的555定时器F3作为输入端引脚6和引脚2相连接，信号发生器5的第二输出端与第二转换单元6的输入端相连接；第二转换单元6的输出端与光纤发射器F2的输入端相连接，光纤发射器F2将接收到的电信号转换成光信号，该光信号传输至光束激光器9处再转换成电信号作为触发信号促使光束激光器9向气体激光器4发送种子光。

下面分别对其进行介绍：

如图3所示，第二转换单元6包括型号为T1521的光纤发射器F2和第二场效应管Q2。第二转换单元6包括第二场效应管Q2、串联的第五电阻R5和第六电阻R6，第二场效应管Q2的漏极与光纤发射器F2的引脚2连接，信号发生器5的第一输出端与第二场效应管Q2作为输入端的栅极相连接，第二场效应管Q2的源极接地，光纤发射器F2的引脚1通过第四电阻R4与5V电源相连接。信号发生器5的第一输出端依次通过第六电阻R6、第五电阻R5与第二场效应管Q2作为输入端的栅极相连接。

实施例4

在实施例1、实施例2和实施例3的基础上，本发明的一种用于触发准分子激光器的装置，包括如下的两种工作模式：

模式一：采集光束激光器9的触发信号，并将该触发信号以光信号的形式传送至光纤接收器F1的光敏电阻，光纤接收器F1的光敏电阻接收该光信号，通过第一转换单元1转换成电信号，或直接通过第二电信号接头8接收光束激光器9的以电压形式传送的触发信号，进行电信号处理。这两种接入方式都可以将光束激光器9的触发信号以电信号的形式传送至气体激光器4的使能端，使得光束激光器9发送的种子光到达气体激光器4的时间与气体激光器4放电时间同步。

模式二：通过信号发生器5产生电信号，直接通过第一电信号接头7向外部的光束激光器9的使能端输送电信号形式的触发信号，或将信号发生器5产生的电信号通过第二转换单元6和光纤发射器F2转换成光信号形式的触发信号用于触发光束激光器9。同时信号发生器5产生的电信号通过电信号处理模块2进行电信号处理，处理之后的电信号输送至气体激光器4的使能端，使得气体激光器4的使能端输出低抖动的触发信号，低抖动即时序上的低抖动，出现触发信号的时间与实际的要求相吻合，不会出现延时或者提前的情况。

图9为本实施例的仿真图，X1为采集到的光束激光器9的触发信号，X2波形为电信号处理模块2输出的处理之后的信号用于传输至气体激光器4的信号。

实施例5

一种用于驱动准分子激光器的脉冲电路，该脉冲电路包括触发脉冲电路41，触发脉冲电路41包括用于给气体激光器4的触发端供电的第一供电单元411；第一供电单元411包括第十电容C10，用于给第十电容C10充电的充电电源，用于驱动充电之后的第十电容C10放电的驱动组件；第十电容C10放电用于给气体激光器4的触发端供电。

驱动组件为晶体管Q6，第一供电单元411还包括第二变压器TR2；第二变压器TR2包括位于第一供电单元411侧的初级线圈和位于气体激光器4侧的次级线圈；晶体管Q6的栅极连接有用于使晶体管Q6导通的导通电源；第二变压器TR2的初级线圈、晶体管Q6、第十电容C10构成串联电路，充电电源给该串联电路供电；第十电容C10放电时通过第二变压器TR2的初级线圈和次级线圈给气体激光器4的触发端供电。

第一供电单元411还包括串联的第十八电阻R18和第四二极管D4；充电电源与第十八电阻R18的一端连接，第十八电阻R18的另一端与第四二极管D4的正极连接，第四二极管D4的负极与晶体管Q6的集电极相连接，第四二极管D4的负极还与第二变压器TR2的初级线圈的一端连接，晶体管Q6的发射极与第十电容C10的一端连接，第十电容C10的另一端与第二变压器TR2的初级线圈的另一端连接。

触发脉冲电路41还包括位于晶体管Q6发射极与集电极之间的保护电路413，保护电路413用于防止气体激光器4的放电电压击毁晶体管Q6。

触发脉冲电路41还包括用于在第十电容C10充电时给气体激光器4的触发端供电的第二供电单元412，第二供电单元412包括与第二变压器TR2的次级线圈一端相连接的辅助电源；第二变压器TR2的次级线圈一端还与气体激光器4的负极相连接，第二变压器TR2的次级线圈另一端与气体激光器4的正极相连接。

该脉冲电路还包括电源模块10，电源模块10为触发脉冲电路41的充电电源和辅助电源；

电源模块10包括第一变压器TR1、第一整流桥Q7和第二整流桥Q8；第一变压器TR1包括初级线圈、第一次级线圈和第二次级线圈；第一变压器TR1的初级线圈两端用于接入市电；

第一次级线圈的一端与第一整流桥Q7的第一电压输入端连接，第一次级线圈的另一端与第一整流桥Q7的第二电压输入端连接，第一整流桥Q7的正极作为触发脉冲电路41的辅助电源给触发脉冲电路41供电；

第二次级线圈的一端与第二整流桥Q8的第一电压输入端连接，第二次级线圈的另一端与第二整流桥Q8的第二电压输入端连接，第二整流桥Q8的正极作为触发脉冲电路41的充电电源给触发脉冲电路41供电。

电源模块10还包括接入至第一变压器TR1的初级线圈的两端的第九电阻R9，第九电阻R9为压敏电阻。

该脉冲电路还包括隔离模块3，隔离模块3用于阻止气体激光器4反向击毁该脉冲电路所在的电路；

隔离模块3包括光耦Q5和第四场效应管Q4；光耦Q5的正极用于接入该脉冲电路所在的电路，光耦Q5的输出端与第四场效应管Q4的栅极连接，第四场效应管Q4的源极与第一供电单元411中的晶体管Q6的栅极连接，第四场效应管Q4的源极作为导通电源用于使晶体管Q6导通，光耦Q5的电源端、光耦Q5的电压接入端以及第四场效应管Q4的漏极均连接电压。

第一变压器TR1还包括第三次级线圈和第三整流桥Q9，第三次级线圈的一端与第三整流桥Q9的第一电压输入端连接，第三次级线圈的另一端与第三整流桥Q9的第二电压输入端连接，第三整流桥Q9的正极与光耦Q5的电源端、光耦Q5的电压接入端以及第四场效应管Q4的漏极连接。

气体激光器4为准分子激光器。

实施例6

在实施例5的基础上，一种用于驱动准分子激光器的脉冲电路，如图5所示，该脉冲电路包括触发脉冲电路41、电源模块10、隔离模块3，下面分别对其进行介绍：

如图6所示，电源模块10包括第一变压器TR1、第一整流桥Q7和第二整流桥Q8，第一变压器TR1又包括初级线圈、第一次级线圈、第二次级线圈、第三次级线圈。第一变压器TR1的初级线圈两端接入市电(交流电22v)，第一变压器TR1的初级线圈的两端还连接第九电阻R9，第九电阻R9为压敏电阻，压敏电阻用于第一变压器TR1初级过压保护。第一次级线圈的一端与第一整流桥Q7的第一电压输入端连接，第一次级线圈的另一端与第一整流桥Q7的第二电压输入端连接，第一整流桥Q7的负极接地，第一整流桥Q7的正极用于输出170V的电压，且第一整流桥Q7的正极还经第三电容C3接地，第三电容C3为电解电容。第二次级线圈的一端与第二整流桥Q8的第一电压输入端连接，第二次级线圈的另一端与第二整流桥Q8的第二电压输入端连接，第二整流桥Q8的负极接地，第二整流桥Q8的正极用于输出350V的电压，第二整流桥Q8的正极还经第四电容C4接地，第四电容C4为电解电容。第三次级线圈的一端与第三整流桥Q9的第一电压输入端连接，第三次级线圈的另一端与第三整流桥Q9的第二电压输入端连接，第三整流桥Q9的负极接地，第三整流桥Q9的正极用于输出17V的电压，第三整流桥Q9的正极与地之间并联接入第五电容C5和第六电容C6，其中，第五电容C5为电解电容。

如图7所示，隔离模块3包括光耦Q5和第四场效应管Q4。第四场效应管Q4的型号为2N7002，光耦Q5为快速光耦，型号为6N173，第三场效应管Q3的漏极与光耦Q5的引脚2经第十电阻R10连接，光耦Q5的引脚8经第一二极管D1接地，第一二极管D1的正极接地，第一二极管D1的负极连接光耦Q5的引脚8，第二整流桥Q8的正极经第十一电阻R11与光耦Q5的引脚8连接，第一二极管D1的负极还经第十二电阻R12与光耦Q5的引脚7连接，光耦Q5的引脚5和引脚3均接地，光耦Q5的引脚1和引脚4悬置。光耦Q5的引脚6与第四场效应管Q4的栅极连接，第四场效应管Q4的栅极经第十三电阻R13接地，第四场效应管Q4的漏极与第一二极管D1的负极连接，第四场效应管Q4的源极经第十四电阻R14接地，第四场效应管Q4的源极依次连接第七电容C7、第十五电阻R15、第二二极管D2，第十五电阻R15远离第七电容C7的一端连接第十六电阻R16的一端，第十六电阻R16的一端还与第八电容C8的一端连接，第二二极管D2的正极与第十五电阻R15连接，第二二极管D2的负极连接第三二极管D3的负极。第十六电阻R16的另一端、第八电容C8的另一端、第三二极管D3的正极均接地。

如图8所示，触发脉冲电路41包括第一供电单元411、第二供电单元412，第一供电单元411又包括晶体管Q6、第二变压器TR2和保护电路413，晶体管Q6为IGBT晶体管。其中，保护电路413包括并联的第九电容C9和第六二极管D6，第九电容C9和第六二极管D6并联之后连接第十九电阻R19的一端，第十九电阻R19的另一端连接晶体管Q6的发射极，第二二极管D2的负极连接晶体管Q6的栅极，第五二极管D5的负极连接晶体管Q6的集电极，第五二极管D5的正极连接晶体管Q6的发射极，第九电容C9和第六二极管D6远离第十九电阻R19的端部连接晶体管Q6的集电极，晶体管Q6的集电极经第十七电阻R17、第四二极管D4、第十八电阻R18连接第二整流桥Q8的正极，其中，第四二极管D4的负极与第十七电阻R17连接，第四二极管D4的正极与第十八电阻R18远离第二整流桥Q8正极的一端连接，第十七电阻R17远离晶体管Q6的发射极的一端连接第七二极管D7的负极，第七二极管D7的正极连接晶体管Q6的发射极。第二变压器TR2包括初级线圈和次级线圈，初级线圈经第十电容C10与晶体管Q6的发射极连接，初级线圈的一端与第七二极管D7的负极连接。第二供电单元412包括并联的第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第二十三电阻R23，第十一电容C11的一端、第十二电容C12的一端、第十三电容C13的一端、第二十三电阻R23的一端均接地，第十二电容C12的另一端、第十一电容C11的另一端均与次级线圈的一端连接，第十三电容C13的另一端与第十二电容C12的另一端之间连接有第二十一电阻R21，第一整流桥Q7的正极经第二十二电阻R22连接第十三电容C13的另一端，第十三电容C13的另一端还连接有第二十三电阻R23，第二十三电阻R23远离第二十二电阻R22的一端接地。第二变压器TR2的次级线圈的另一端经第二十电阻R20连接闸流管42的正极，闸流管42的负极与第十一电容C11一端、第十二电容C12的一端、第十三电容C13的一端连接。

本实例中，气体激光器4为准分子激光器，本实施例中高电压脉冲产生过程如下：350V电压通过限流的第十八电阻R38及用于隔离的第四二极管D4，再经过第二变压器TR2的初级线圈给第十电容C10充电。当光纤接收器F1采集的光束激光器9的触发信号经第一转换单元1、电信号处理模块2以及隔离模块3传输至晶体管Q6的栅极时，晶体管Q6导通，此时，第十电容C10通过第二变压器TR2的初级线圈、第十七电阻R17、晶体管Q6放电，并在第二变压器TR2的次级线圈上产生高电压脉冲，使得闸流管42上的电压瞬间达到-1KV电压，即快前沿高电压脉冲，使得气体激光器4的处于放电状态用于产生等离子体。当光纤接收器F1没有采集到光束激光器9的触发信号时，此时闸流管42的电压为170V，气体激光器4不放电。本实施例中气体激光器4为准分子激光器，其型号为ArF193。

实施例7

在实施例1和实施例5的基础上，一种用于触发准分子激光器的装置和一种用于驱动准分子激光器的脉冲电路，两者可以联合使用，构成一种用于触发准分子激光器产生等离子体的电路。

光纤接收器F1的型号为R2526，生产厂家的英文名字为AVAGO，中文名字为安华高；光纤发射器F2的型号为T1527，生产厂家的英文名字为AVAGO，中文名字为安华高；555定时器F3的型号为NE555，生产厂家的英文名字为TI，中文名字为德州仪器；第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3、第四场效应管Q4的型号均为2N7002，生产厂家的英文名字均为ON，中文名字均为安森美；光耦Q5的型号为6N173，生产厂家的英文名字为AVAGO，中文名字为安华高；晶体管Q6的型号为IRG4PH40U，英文名称为International Rectifier。

Claims (9)

1.一种用于触发准分子激光器产生等离子体的电路，包括用于触发准分子激光器的装置和用于驱动准分子激光器的脉冲电路，其特征在于：

用于触发准分子激光器的装置包括如下组成部分：

信号采集模块，用于采集向气体激光器(4)发送种子光的光束激光器(9)的触发信号；

电信号处理模块(2)，用于接收和处理信号采集模块采集的光束激光器(9)的触发信号，并将处理之后的触发信号输入至气体激光器(4)的使能端，以使种子光到达气体激光器(4)的时间与气体激光器(4)放电时间同步；所述气体激光器(4)的放电时间受气体激光器(4)的使能端控制；

用于驱动准分子激光器的脉冲电路包括触发脉冲电路(41)，所述触发脉冲电路(41)包括用于给气体激光器(4)的触发端供电的第一供电单元(411)；所述第一供电单元(411)包括第十电容(C10)，用于给第十电容(C10)充电的充电电源，用于驱动充电之后的第十电容(C10)放电的驱动组件；所述第十电容(C10)放电用于给气体激光器(4)的触发端供电；

所述信号采集模块包括光纤接收器(F1)和第一转换单元(1)；光束激光器(9)的触发信号以光信号的形式传送至光纤接收器(F1)的光敏电阻；所述光纤接收器(F1)的输出端与第一转换单元(1)的输入端电连接，所述第一转换单元(1)输出端的电位与光纤接收器(F1)输出端的电位相异，所述第一转换单元(1)的输出端与电信号处理模块(2)的输入端相连接。

2.如权利要求1所述的用于触发准分子激光器产生等离子体的电路，其特征在于：所述第一转换单元(1)包括第一场效应管(Q1)，所述光纤接收器(F1)的输出端与第一场效应管(Q1)的栅极相连接，所述第一场效应管(Q1)的漏极与电源相连接，所述第一场效应管(Q1)的漏极还作为输出端与电信号处理模块(2)的输入端相连接。

3.如权利要求2所述的用于触发准分子激光器产生等离子体的电路，其特征在于：所述光纤接收器(F1)的型号为R2526；所述第一转换单元(1)还包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)；

所述光纤接收器(F1)作为输出端的引脚1通过第一电阻(R1)与第一场效应管(Q1)的栅极连接，所述光纤接收器(F1)的引脚1还与引脚4连接，所述光纤接收器(F1)的引脚1与引脚2之间连接有第一电容(C1)；

所述第一场效应管(Q1)的漏极通过第二电阻(R2)与电源相连接，所述第一场效应管(Q1)的漏极还作为输出端通过第三电阻(R3)与电信号处理模块(2)的输入端相连接；所述第一场效应管(Q1)的源极接地。

4.如权利要求1所述的用于触发准分子激光器产生等离子体的电路，其特征在于：所述驱动组件为晶体管(Q6)，所述第一供电单元(411)还包括第二变压器(TR2)；所述第二变压器(TR2)包括位于第一供电单元(411)侧的初级线圈和位于气体激光器(4)侧的次级线圈；所述晶体管(Q6)的栅极连接有用于使晶体管(Q6)导通的导通电源；所述第二变压器(TR2)的初级线圈、晶体管(Q6)、第十电容(C10)构成串联电路，所述充电电源给该串联电路供电；所述第十电容(C10)放电时通过第二变压器(TR2)的初级线圈和次级线圈给气体激光器(4)的触发端供电。

5.如权利要求4所述的用于触发准分子激光器产生等离子体的电路，其特征在于：所述第一供电单元(411)还包括串联的第十八电阻(R18)和第四二极管(D4)；充电电源与第十八电阻(R18)的一端连接，所述第十八电阻(R18)的另一端与第四二极管(D4)的正极连接，所述第四二极管(D4)的负极与晶体管(Q6)的集电极相连接，所述第四二极管(D4)的负极还与第二变压器(TR2)的初级线圈的一端连接，所述晶体管(Q6)的发射极与第十电容(C10)的一端连接，所述第十电容(C10)的另一端与第二变压器(TR2)的初级线圈的另一端连接。

6.如权利要求5所述的用于触发准分子激光器产生等离子体的电路，其特征在于：所述触发脉冲电路(41)还包括位于晶体管(Q6)发射极与集电极之间的保护电路(413)，所述保护电路(413)用于防止气体激光器(4)的放电电压击毁晶体管(Q6)。

7.如权利要求6所述的用于触发准分子激光器产生等离子体的电路，其特征在于：所述触发脉冲电路(41)还包括用于在第十电容(C10)充电时给气体激光器(4)的触发端供电的第二供电单元(412)，所述第二供电单元(412)包括与第二变压器(TR2)的次级线圈一端相连接的辅助电源；所述第二变压器(TR2)的次级线圈一端还与气体激光器(4)的负极相连接，所述第二变压器(TR2)的次级线圈另一端与气体激光器(4)的正极相连接。

8.如权利要求7所述的用于触发准分子激光器产生等离子体的电路，其特征在于：该脉冲电路还包括电源模块(10)，所述电源模块(10)为触发脉冲电路(41)的充电电源和辅助电源；

所述电源模块(10)包括第一变压器(TR1)、第一整流桥(Q7)和第二整流桥(Q8)；所述第一变压器(TR1)包括初级线圈、第一次级线圈和第二次级线圈；所述第一变压器(TR1)的初级线圈两端用于接入市电；

所述第一次级线圈的一端与第一整流桥(Q7)的第一电压输入端连接，所述第一次级线圈的另一端与第一整流桥(Q7)的第二电压输入端连接，所述第一整流桥(Q7)的正极作为触发脉冲电路(41)的辅助电源给触发脉冲电路(41)供电；

所述第二次级线圈的一端与第二整流桥(Q8)的第一电压输入端连接，所述第二次级线圈的另一端与第二整流桥(Q8)的第二电压输入端连接，所述第二整流桥(Q8)的正极作为触发脉冲电路(41)的充电电源给触发脉冲电路(41)供电。

9.如权利要求1～8任一项所述的用于触发准分子激光器产生等离子体的电路，其特征在于：所述气体激光器(4)为准分子激光器，所述光束激光器(9)为飞秒激光器。

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