TWI530038B - 脈衝式氣體放電雷射之高精度同步化技術 - Google Patents

脈衝式氣體放電雷射之高精度同步化技術 Download PDF

Info

Publication number
TWI530038B
TWI530038B TW100128187A TW100128187A TWI530038B TW I530038 B TWI530038 B TW I530038B TW 100128187 A TW100128187 A TW 100128187A TW 100128187 A TW100128187 A TW 100128187A TW I530038 B TWI530038 B TW I530038B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
capacitors
pulse
capacitor
voltage
laser
Prior art date
Application number
TW100128187A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201212437A (en
Inventor
安德烈斯 塔斯多福
萊納 迪索
Original Assignee
柯希倫特公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 柯希倫特公司 filed Critical 柯希倫特公司
Publication of TW201212437A publication Critical patent/TW201212437A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI530038B publication Critical patent/TWI530038B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/09702—Details of the driver electronics and electric discharge circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/22—Gases
    • H01S3/223—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms
    • H01S3/225—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms comprising an excimer or exciplex
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H01S3/2383—Parallel arrangements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Lasers (AREA)

Description

脈衝式氣體放電雷射之高精度同步化技術 發明領域
概略言之，本發明係有關於多脈衝式氣體放電雷射之多個脈衝之空間性及時間性重疊。特別本發明係有關於來自二或多個準分子雷射或分子氟雷射之空間性及時間性重疊。
 發明背景
準分子雷射為遞送電磁頻譜紫外光(UV)區輻射的脈衝式氣體雷射。此種雷射有多項應用，例如雷射退火，其係從比目前可得的最高能準分子雷射可利用的脈衝能更高的脈衝能而獲益。藉由組合二或多個準分子雷射之輸出而供給較大脈衝能。雷射之輸出須空間性及時間性重疊。空間性重疊可精準地使用光學元件之排列達成，及光學重疊方法為技藝界眾所周知。
時間性重疊較不精準，且係取決於脈衝式電源供應器之操作特性可依不同脈衝而複製的精度等。此等特性之變化結果導致脈衝式重疊之精度的時間性變化。此一時間性變化通常係由業界人士稱作為抖動。依據脈衝持續時間及依據應用要求，通常為抖動值，其無法被超越而不會有損應用。
舉例言之，於雷射退火應用中，可能要求組合具有約600赫茲(Hz)之脈衝重複率之兩個準分子雷射之脈衝輸出與約30奈秒(ns)半峰全幅值(FWHM)之脈衝持續時間，脈衝具有複合時間性脈衝形狀。唯有在時間上脈衝係精確重疊時，複合時間性脈衝形狀才可能維持。於重疊束於時間性脈衝形狀的變化之應用公差無法一般性陳述，及取決於就脈衝形狀之應用敏感度。針對於雷射退火區的應用，此種公差位準係相對應於數奈秒例如少於約6奈秒抖動歷經30奈秒脈衝持續時間。
為了瞭解影響抖動因素，可用於考慮準分子雷射之脈衝電路配置之特性。此種電路配置之描述於後文參考第1圖之陳述，其為電路圖詳盡闡釋用以遞送高電壓脈衝來放電準分子雷射之電極之電路的一個典型配置10。
此處，得自高電壓電源供應器(HVPS)之高電壓功率(HV-IN)電力係供給終端裝置12。電力係用來全然充電儲存電容器C0至預定電壓，典型地約1500至2300伏特(V)。電容器係透過磁性絕緣體14充電。磁性絕緣體14包括二極體D2及變壓器L6，其一側係連結至一開關16，其係包括絕緣閘雙極電晶體(IGBT)及橋式整流器，及其它組件(圖中未顯示)。抑制信號可如所需開閉開關16。
磁性絕緣體16以約50之因數，在HVPS與儲存電容器間切換阻抗值，從低值至高值(及反之亦然)，取決於開關16是否為閉路或開路。需要低阻抗值來以高精度充電電容器C0。需要較高阻抗值來保護電源供應器免於能量從雷射放電反射回，否則其將造成流經電源供應器之極高的且可能具毀滅性的峰值電流。此處提供之磁性絕緣體14的描述只足夠瞭解電路10之操作。磁性絕緣原理之細節描述係提供於美國專利案第6,020,723號，讓與本發明之受讓人，其完整揭示係以引用方式併入此處。
當電容器C0之充電完成時，磁性絕緣體14係切換至高阻抗狀況。電容器C0之放電係受IGBT及二極體(「空轉二極體」-FWD)模組IGBT-1控制。當在IGBT-1之閘極接收到脈衝觸發電壓時，IGBT關閉，電容器C0通過磁性協助L5、脈衝變壓器L4、及二極體D1放電。結果所得來自變壓器L4之脈衝係發送至脈衝壓縮器18。脈衝係在由可飽和電感器或磁性開關L1與電容器C1、可飽和電感器L2與電容器C2、及可飽和電感器L3與電容器C3所形成的三個階段壓縮。壓縮脈衝係從脈衝壓縮器18遞送至準分子雷射管，其包括雷射放電電極及其它電氣反應性組件。
復置信號係從直流電源供應器(圖中未顯示)施加至終端裝置20。信號造成約10安培(A)電流流經L5、L1、L2及L3。在脈衝壓縮後，此一電流有效地驅動此等裝置之磁性核心從在其B-H(磁滯)迴路的位置返回B-H迴路之相對角隅。充分復置乃經由脈衝壓縮器獲得一個脈衝與一個脈衝間的可複現變遷時間，及最小化脈衝間之抖動的先決要件。
現在考慮嘗試驅動二準分子雷射遭逢之問題，各個準分子雷射具有電路配置類似第1圖之配置10，由各個脈衝壓縮器18所遞送的脈衝間之低抖動時間的先決要件為各個儲存電容器C0之充電電壓在各個脈衝間須儘可能為可再現性。此等儲存電容器各自透過HSVP係以約1毫秒(ms)充電，其可視為經調節的電流源。典型此種HSVP之可達成的高電壓控制精度(電壓調節準確度)為電源供應器之最大高電壓值(通常約為2.3千伏特(kV)單位)之約±.0%。典型控制值為約1.6 kV，亦即遠低於最大值。
脈衝壓縮器18之各階段的變壓器核心之電壓-時間區(磁飽和通量)大致上為恆定，只有來自於核心材料溫度變化造成的小量漂移或變異。此等變異夠低而允許例如經由控制電路之獨立放電觸發信號間之關係來相當容易地校正。壓縮機階段之飽和通量(Ψ)可以如下方程式表示：
Ψ=N∫2B s dA=∫Udt=const.　(1)
其中N表示個別壓縮器階段可飽和電感器之匝數；Bs為所使用的核心材料之飽和-感應；及A為磁性有效核心截面。
核心飽和之要求時間，及因而變遷至低電感態係得自Udt(電壓-時間區)的積分，其中U為此等可飽和電感之電壓，而其又係與在電容器C0之充電電壓成正比。接著此種電壓變化直接導致飽和時間(電感L5、L1、L2及L3之貫穿連結時間)的改變時間變化約為1/U。於考慮實例中，於電容器C0小至1伏特的電壓變化將導致針對通過整個脈衝壓縮器18之脈衝通過時間變化約5奈秒至7奈秒。
因欲同步化的二雷射各自具有獨立高電壓電源供應器單元，可能發生4.6伏特範圍之相對電壓波動。如此將導致藉各個雷射遞送的光脈衝間之時間差高達32奈秒的波動。此乃隨機脈衝對脈衝現象，無法預測因而無法校正。
理論上，至少前述抖動問題可藉使用HVPS矯正其允許脈衝對脈衝電壓波動(於各個C0)小於約0.015%。但此種電源供應器的實現技術上唯有以重大困難度及以顯著費用才可達成。原因在於要求約50千瓦(kW)之高充電電力及約2千伏特的充電電壓故。需要對準分子雷射之同步化問題有解決辦法，其不要求發展出改良式電源供應器或任何其它雷射組件。
發明概要
本發明係針對一種用以作動第一及第二氣體放電雷射之電氣裝置。於一個構面中，該裝置包含第一及第二儲存電容器，及配置來分別地充電該等第一及第二儲存電容器之第一及第二高電壓電源。第一及第二脈衝形成電路其係配置來放電該等第一及第二儲存電容器。電容器的放電產生第一及第二電氣脈衝，及其分別地遞送給該等第一及第二氣體放電雷射。提供一切換配置及其係配置來在藉該脈衝形成電路放電前，配置來在電容器放電歷經預定時間週期後而在電容器藉該脈衝形成電路放電前，將該等第一及第二儲存電容器連結在一起。
圖式簡單說明
附圖係併入此處構成說明書之一部分，示意地例示說明本發明之較佳實施例，及連同前文概略說明部分及後文陳述之較佳實施例之詳細說明部分用來解說本發明之原理。
圖式簡單說明
第1圖示意地例示說明一種用以作動脈衝式氣體放電雷射之先前技術配置，包括藉高電壓電源供應器充電之一儲存電容器，及配置來經由脈衝變壓器放電而形成電脈衝、電氣壓縮該脈衝、及遞送經壓縮之脈衝至氣體放電雷射之脈衝形成電路。
第2圖示意地例示說明依據本發明之裝置，包括第一及第二作動配置，其各自係類似第1圖之配置，及在電容器充電後但在電容器放電前，時間性地連結各個儲存電容器之配置。
第3圖為例示說明第2圖裝置之一個操作實例之時程圖。
較佳實施例之詳細說明
現在繼續參考附圖，其中相似的特徵結構係標示以相似的元件符號，第2圖為電路圖示意地例示說明依據本發明用以同步操作二準分子雷射(圖中未顯示)之裝置之較佳實施例10。雷射於第2圖中係稱作為雷射A及雷射B。雷射A及B係個別地藉雷射脈衝配置10A及10B作動，配置10A及10B各自係類似前述先前技術第1圖之脈衝配置10。
各脈衝配置包括透過磁性絕緣體14而充電儲存電容器C0(COA及COB)之高電壓電源供應器32。電氣脈衝係藉透過施加至其閘極之一觸發電壓而命令IGBT-1來經由脈衝變壓器L5(如前文討論)放電電容器C0而產生。磁性脈衝壓縮器18時間性壓縮脈衝，及遞送已壓縮之脈衝至雷射放電電極。配置10A及10B之共通特徵係以施加至相對應元件符號之後綴A及B加以識別。裝置30係藉個人電腦(PC)等(圖中未顯示)之軟體控制，該軟體提供後文述及的全部控制信號。
於裝置30，脈衝對脈衝之充電電壓差的起伏波動為最小化，如前文摘述，其係藉由於電容器充電後，而在藉扳機A或扳機B觸發信號前歷經短週期，藉將電容器COA及COB連結在一起而達成。連結係藉切換配置40包括分別係藉驅動器44A及44B驅動之IGBT模組42A及42B而建立。IGBT保護及控制電路46回應於來自控制裝置之軟體的一數位連結信號而產生針對該等驅動器之數位信號。電路46也監測電容器之電壓，且若電容器間之電壓差超過預定位準，例如100伏特時配置來防止導通IGBT 42A及42B。如此用來一旦HSVP中之一者功能異常，而相對應電容器係未充電或充電不足時保護IGBT。電路40可稱作為「平衡開關」或EQUI開關。
IGBT 42A及42B係以反串聯方式連結，如第2圖所示。如此提供IGBT可在二電容器之電壓差的正極性與負極性二者間切換。如此也提供雷射A及B可彼此分開操作，且與電源供應器HVPS-A及HVPS-B之相對調整獨立無關。
電源供應器係經調整使得電容器中之一者例如電容器COA初始充電至比另一者(COB)更高電壓。以一般術語說明，電壓差須夠高，使得在最惡劣情況下，該電壓差仍然係高於一個IGBT開關之通量電壓加另一(反串聯)IGBT之內部空轉二極體之通量電壓之和，及殘餘電壓差此處具較低電壓之HVPS利用向上起伏波動，及具較高電壓之電源供應器單元利用向下起伏波動，亦即電源供應器的電壓調節準確度。如前記，於所考慮之實例中，此乃約4.6 V(±2.3 V)。唯有於此種情況下，才能經常性有充電平衡，等化電流經常性於同向流動。但電壓差不應過高，否則等化耗時將比實際更長(於未實例大於100微秒)，或等化電流過高。於所考慮之實例中，已測定更高約15 V之電壓為足夠。
COA與COB間之連結的阻抗(R)係選擇(若有所需，係藉將額外電阻與IGBT 42A及42B串聯)來滿足條件
R2*(L/C)0.5　(2)
此處L為主纜電感及
C=C0A*C0B/(C0A+C0B)　(3)
結果所得數十安培之等化電流確保電容器COA與COB之電壓非定期調整，在約50微秒(μs)內，高達於正向電流方向操作的IGBT之通量電壓及另一個別IGBT之內部空轉二極體之通量電壓。
如前記，雖然殘餘電壓經常性維持在二充電電容器電壓差，但其可再現且不會促成時間性抖動。因此理由故，COA與COB之充電電壓仍然以約±2.3 V之絕對值起伏波動，但相對於彼此達小於200毫伏特。如此表示雖然氣體放電，結果雷射A及B之光脈衝對抗各自之放電觸發信號抖動，但雷射達成相對於彼此在奈秒範圍內之時間性穩定。可實現值係在約2奈秒至5奈秒峰-峰間。據此，兩個空間性及時間性重疊光脈衝之時間性形狀大為相對應於個別脈衝之時間性形狀。如此提供具有接受處理材料之重疊脈衝交互作用係以針對具有兩倍能量之個別脈衝中之任一者的相同方式進行。
如前文討論操作裝置30之信號的相對時序描述，其次將參考第3圖之時程圖及持續參考第2圖陳述。如前記，此等信號係藉裝置30之控制軟體而產生或觸發。於第3圖中，除連結信號例外之外，全部信號或數值皆係特定針對雷射中之一者，此處任意地選為雷射A。另一雷射之信號及數值將以相同方式作時間性演進。第3圖之略圖的演進時間係略大於一個脈衝重複週期，此處假設為大於約1.67毫秒(ms)代表600 Hz或以下之脈衝重複頻率。
控制軟體於時間t0產生一週期觸發信號，全部其它信號皆據此計時。於時間t0，施加至磁性絕緣體14A的抑制信號(抑制A)由低走高，將絕緣體置於低阻抗態來協助充電。此時信號HVA也命令電源供應器HVPS-A充電電容器COA至該電容器之預定電壓。電容器在時間t1係規度化地充電，充電繼續至時間t2來考慮充電時間可能的脈衝對脈衝差。符合所考慮實例之週期t0至t1及t1至t2值分別係小於或等於約1040微秒及100微秒。於時間t2，抑制信號由高走低，將磁性絕緣體置於高阻抗態來有效地隔離電容器COA與電源供應器HVPS-A。
於時間t2後相對短時間，例如約10微秒時間，連結信號由低走高，閉路IGBT 42A及42B(EQUI開關)，故可進行前述電容器COA與COB間之電壓等化。於時間t3前之相對短時間(此處再度約為10微秒)，連結信號由高走低，開路EQUI開關，及隔開電容器彼此，使得電容器可獨立放電。於時間t3，觸發信號閉路IGBT-1A歷經夠長時間週期來放電電容器COA，產生及壓縮電脈衝(圖中未顯示)，及數微秒後，相對應的光輸出脈衝係從雷射送出。於時間t3與t4間之回復週期期間，於IGBT-1A重新開路後，電容器COA之電壓略微跳升，原因在於來自低於完美阻抗匹配的放電的反射能，藉該反射能充電，然後徐緩向下漂移達時間t5時約為原先未充電值，此時觸發一新信號序列。此處，須注意針對600 Hz之PRF，t4至t5間之時間週期相當短。但再度充電實際上係始於時間t4。
於時間t2後不久閉路EQUI開關，而在時間t3前不久開路EQUI開關之理由為EQUI開關乃二雷射所共用。EQUI開關閉路時間(約100微秒)與週期t3-t2間之差允許雷射的相對觸發時間改變來補償前文討論之通過脈衝壓縮電路18A及18B之脈衝傳播時間之相對漂移，藉此最佳化相對應於光脈衝的時間性重疊。
此處強調前述本發明之實施例及使用的電路及數值僅為一個實例而不得解譯為限制本發明。由前文提供本發明之描述而未悖離本發明之精髓及範圍，熟諳電氣技藝人士可設計提供本發明之電壓等化功能之其它電路。進一步，雖然已經就以獨立脈衝配置而同步化二雷射的輸出而描述本發明，本發明可延伸以獨立脈衝配置而同步化三或多個雷射。舉例言之，具有獨立脈衝配置之三個雷射可使用此處所述EQUI開關配置中之二者而予同步化。
要言之，前文係就較佳實施例描述本發明。但本發明並非囿限於此處所述實施例。反而本發明僅受隨附之申請專利範圍所限。
10．．．電路配置、先前技術脈衝置
10A、10B．．．雷射脈衝配置
12、20．．．終端裝置
14、14A-B．．．磁性絕緣體
16．．．開關
18、18A-B．．．脈衝壓縮器
30．．．裝置
32A-B．．．高電壓電源供應器
40．．．切換配置
42A-B．．．絕緣閘雙極電晶體(IGBT)模組
44A-B．．．驅動器
46．．．IGBT保護及控制電路
C0-3．．．儲存電容器
COA-B．．．儲存電容器C0
D1-2．．．二極體
L1、L2、L3．．．可飽和電感器或磁性開關
L4．．．脈衝變壓器
L5．．．磁性協助、脈衝變壓器
L6．．．變壓器
t0-5．．．時間
第1圖示意地例示說明一種用以作動脈衝式氣體放電雷射之先前技術配置，包括藉高電壓電源供應器充電之一儲存電容器，及配置來經由脈衝變壓器放電而形成電脈衝、電氣壓縮該脈衝、及遞送經壓縮之脈衝至氣體放電雷射之脈衝形成電路。
第2圖示意地例示說明依據本發明之裝置，包括第一及第二作動配置，其各自係類似第1圖之配置，及在電容器充電後但在電容器放電前，時間性地連結各個儲存電容器之配置。
第3圖為例示說明第2圖裝置之一個操作實例之時程圖。
10A-B．．．雷射脈衝配置
14A-B．．．磁性絕緣體
18A-B．．．磁性脈衝壓縮器
30．．．裝置
32A-B．．．高電壓電源供應器
40．．．切換配置
42A-B．．．絕緣閘雙極電晶體(IGBT)模組
44A-B．．．驅動器
46．．．IGBT保護及控制電路
COA-B．．．儲存電容器C0

Claims (28)

  1. 一種用以供給第一及第二氣體放電雷射能量之電氣裝置，包含：第一及第二儲存電容器；配置來分別地充電該第一及該第二儲存電容器之第一及第二高電壓電源；第一及第二脈衝形成電路其係配置來放電該第一及該第二儲存電容器而產生第一及第二電氣脈衝，及將該第一及該第二電氣脈衝分別地遞送給該第一及該第二氣體放電雷射；及一切換配置，其係配置來在該第一及第二儲存電容器藉該脈衝形成電路放電前，配置來將該第一及該第二儲存電容器連結在一起歷經一預定時間週期，用以於該等電容器放電前等化該等電容器之充電電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該時間週期係經選擇使得該等電容器係在該等儲存電容器放電前斷開。
  3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該等脈衝形成電路係配置來回應於第一及第二放電觸發信號而放電該第一及該第二儲存電容器。
  4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該等儲存電容器於其充電期間係非連結在一起，及該等電源係配置來在該等電容器連結在一起前，將該等電容器分別地充電至第一及第二電壓，該連結在一起之週期係始於該等電容器已經充電至該第一及該第二電壓之後，而止於該等電容 器放電前。
  5. 如申請專利範圍第4項之裝置，其中該第一電壓係大於該第二電壓。
  6. 如申請專利範圍第5項之裝置，其中該等電源為具有電壓調節準確度之經調節的電源，及其中該第一與第二電壓間之差係與該切換系統及該等電源之電壓調節準確度協作而選擇，使得於該等電容器之連結在一起週期期間，電流只能從該第一電容器流至該第二電容器。
  7. 如申請專利範圍第6項之裝置，其中第一及第二電壓為約1500伏特至2300伏特間，該等電源之電壓調節準確度為約正或負2.3伏特，及該第一與第二充電電壓間之差為約15伏特。
  8. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該切換配置包括呈反串聯方式彼此連結之第一及第二IGBT-二極體模組，及將該第一及該第二IGBT-二極體模組分別地連結該第一及該第二儲存電容器。
  9. 如申請專利範圍第8項之裝置，其中該第一及該第二儲存電容器分別地係藉閉路及開路IGBT-二極體模組而連結與斷開。
  10. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該第一及該第二脈衝形成電路包括第一及第二脈衝變壓器，該第一及該第二儲存電容器係經此變壓器放電來分別地產生該第一及該第二電氣脈衝；及第一及第二脈衝壓縮器用以在該第一及該第二電氣脈衝被分別地遞送至該第一及該第 二氣體放電雷射前暫時地壓縮該第一及該第二電氣脈衝。
  11. 一種操作第一及第二脈衝式氣體放電雷射之方法，該第一及該第二雷射分別地包括第一及第二儲存電容器、用以分別地充電該第一及該第二儲存電容器之第一及第二高電壓電源、及分別地包括第一及第二脈衝變壓器之第一及第二脈衝形成電路，該第一及該第二電容器可分別地經此變壓器而放電來分別產生第一及第二電氣脈衝，及將該第一及該第二電氣脈衝分別地遞送給該第一及該第二氣體放電雷射，該方法包含下列步驟：充電該第一及該第二電容器分別地至第一及第二電壓，而該第一及該第二電容器係彼此斷開；於該充電步驟後，將該第一及該第二電容器連結在一起歷經一預定時間週期；於該預定時間週期結束時，斷開該第一及該第二電容器彼此之連結；然後經由該第一及該第二脈衝電壓器放電該第一及該第二電容器而提供該第一及該第二電氣脈衝。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該第一電壓係大於該第二電壓。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該第一及該第二電源為具有電壓調節準確度之經調節之電源，該第一及該第二電容器係藉當電流流經其中時具有通量電壓之半導體開關配置而被連結在一起；及其中該第一與該第二 電壓間之差係經選擇來大於該電壓準確度與該通量電壓之和，藉此於連結步驟期間，電流只能從該第一儲存電容器流至該第二儲存電容器。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中第一及第二電壓為約1500伏特至2300伏特間，該等電源之電壓調節準確度為約正或負2.3伏特，及該第一與該第二充電電壓間之差為約15伏特。
  15. 一種雷射系統，包含：一第一雷射管，容納有氣體及放電電極；一第二雷射管，容納有氣體及放電電極；一第一電路，包括一第一儲存電容器及用以對該第一電容器充電的第一電源，且其中該第一電路回應於該第一電容器的放電而遞送激發脈衝至該第一雷射管中的放電電極；一第二電路，包括一第二儲存電容器及用以對該第二電容器充電的第二電源，且其中該第二電路回應於該第二電容器的放電而遞送激發脈衝至該第二雷射管中的放電電極；及至少一開關，配置來在該第一及該第二儲存電容器放電前使該第一及該第二儲存電容器電性耦接在一起，以降低於該第一及該第二電容器之充電電壓的任何差值。
  16. 如申請專利範圍第15項之雷射系統，其中該第一及該第二電容器係在該等電容器放電前解除耦接。
  17. 如申請專利範圍第16項之雷射系統，其中該第一及該第二電容器在其充電期間並非耦接在一起，且該等電源係配置來：於該等電容器耦接在一起之前，對該等電容器充電至各別的第一及第二電壓。
  18. 如申請專利範圍第17項之雷射系統，其中該第一電壓大於該第二電壓。
  19. 如申請專利範圍第18項之雷射系統，其中該等電源經配置為使得每一次該等電容器被耦接時，電流只會自該第一電容器流到第二電容器。
  20. 如申請專利範圍第15項之雷射系統，其中該至少一開關包括呈反串聯方式彼此連結之第一及第二IGBT-二極體模組，且以該第一及該第二IGBT-二極體模組分別地連結該第一及該第二電容器。
  21. 如申請專利範圍第20項之雷射系統，其中該第一及該第二儲存電容器係分別地係藉閉路及開路IGBT-二極體模組而連結與斷開。
  22. 一種雷射退火方法，其中，兩個準分子雷射的雷射輸出脈衝為空間性及時間性重疊，每一所述之準分子雷射具有一電脈衝供應電路，每一所述之脈衝供應電路包括一電容器，其包含以下步驟：充電該等電容器；將該等電容器電性耦接在一起，來降低在該等電容器之電量的任何差值；使該等電容器放電來供應脈衝至各別地該等準分 子雷射，以產生雷射輸出脈衝；及空間性及時間性重疊來自各別的該等準分子雷射之該等脈衝，以促進退火。
  23. 如申請專利範圍第22項之方法，其中耦接該等電容器的步驟係在該等電容器充電後執行。
  24. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該等電容器係在該等電容器被放電前解除耦接。
  25. 如申請專利範圍第24項之方法，其中用於該二雷射的該等電容器係從兩個分開的電源進行充電。
  26. 如申請專利範圍第22項之方法，其中該等電容器被充電至不同電壓位準，且其中每次該等電容器耦接時，電流只會自該等電容器之其中一者流至另一電容器。
  27. 一種控制來自二氣體雷射之輸出的方法，每一氣體雷射具有一電氣脈衝供應電路，每一所述之脈衝供應電路包括一電容器，其包含以下步驟：使該等電容器獨立地從兩個分開的電源進行充電；在該等電容器充電後，使該等電容器電性耦接在一起，來降低在該等電容器之電量的任何差值；之後，使該等電容器解除耦接；及之後，使該等電容器放電來供應脈衝至各別地該等氣體雷射，以產生雷射輸出脈衝。
  28. 如申請專利範圍第27項之方法，其中該等電容器被充電至不同電壓位準，且其中每次該等電容器被耦接時，電流只會自該等電容器之其中一者流至另一電容器。
TW100128187A 2010-08-09 2011-08-08 脈衝式氣體放電雷射之高精度同步化技術 TWI530038B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/852,864 US8238400B2 (en) 2010-08-09 2010-08-09 High-precision synchronization of pulsed gas-discharge lasers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201212437A TW201212437A (en) 2012-03-16
TWI530038B true TWI530038B (zh) 2016-04-11

Family

ID=44651604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100128187A TWI530038B (zh) 2010-08-09 2011-08-08 脈衝式氣體放電雷射之高精度同步化技術

Country Status (6)

Country Link
US (2) US8238400B2 (zh)
JP (1) JP5804658B2 (zh)
KR (1) KR101838703B1 (zh)
CN (1) CN103155307B (zh)
TW (1) TWI530038B (zh)
WO (1) WO2012019731A1 (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120260847A1 (en) 2011-04-12 2012-10-18 Coherent Gmbh Amorphous silicon crystallization using combined beams from multiple oscillators
CN102801093B (zh) * 2012-07-04 2014-09-24 中国科学院安徽光学精密机械研究所 一种结构紧凑型kHz准分子激光器全固态脉冲激励源
CN102780151B (zh) * 2012-07-25 2014-06-18 西安电子科技大学 一种光纤耦合输出端面泵浦固体激光器及制造工艺
EP2822113A3 (en) * 2013-06-28 2015-03-25 Canon Kabushiki Kaisha Pulse laser and photoacoustic apparatus
KR20170017883A (ko) 2014-06-09 2017-02-15 기가포톤 가부시키가이샤 레이저 시스템
US10247952B2 (en) 2015-03-04 2019-04-02 Coherent Lasersystems Gmbh & Co. Kg Polarization-controlled laser line-projector
WO2016151796A1 (ja) * 2015-03-25 2016-09-29 国立大学法人長岡技術科学大学 高電圧パルス発生装置及びガスレーザ装置
CN107851957B (zh) * 2015-09-14 2020-09-18 极光先进雷射株式会社 激光系统
JPWO2018025394A1 (ja) * 2016-08-05 2019-05-23 ギガフォトン株式会社 ガスレーザ装置
US10069273B1 (en) 2017-03-02 2018-09-04 Coherent Lasersystems Gmbh & Co. Kg Lasing-gas mixture for excimer laser
US11183808B2 (en) 2019-03-20 2021-11-23 Coherent Lasersystems Gmbh & Co. Kg Excimer laser with uniform beam
JP7283686B2 (ja) * 2019-03-26 2023-05-30 国立大学法人長岡技術科学大学 高電圧パルス発生装置、ガスレーザ装置、及び電子デバイスの製造方法
WO2021138026A1 (en) * 2019-12-31 2021-07-08 Cymer, Llc Dual pulsed power system with independent voltage and timing control and reduced power consumption
US20220359197A1 (en) 2021-05-06 2022-11-10 Coherent Lasersystems Gmbh & Co. Kg Method and apparatus for laser annealing
CN117543323A (zh) * 2022-12-27 2024-02-09 北京科益虹源光电技术有限公司 激光器的周期同步控制方法、设备及双腔准分子激光器

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09167871A (ja) * 1995-10-13 1997-06-24 Toshiba Corp パルスレーザ発振装置
US6020723A (en) 1997-02-14 2000-02-01 Lambada Physik Gmbh Magnetic switch controlled power supply isolator and thyristor commutating circuit
US6765945B2 (en) * 1999-09-27 2004-07-20 Cymer, Inc. Injection seeded F2 laser with pre-injection filter
JP2001225182A (ja) * 2000-02-16 2001-08-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd レーザー加工装置
JP4877692B2 (ja) 2001-03-21 2012-02-15 株式会社小松製作所 注入同期式又はｍｏｐａ方式のレーザ装置
US7039086B2 (en) 2001-04-09 2006-05-02 Cymer, Inc. Control system for a two chamber gas discharge laser
US7308013B2 (en) 2002-11-05 2007-12-11 Lambda Physik Ag Excimer or molecular fluorine laser system with precision timing
US7366213B2 (en) 2003-05-19 2008-04-29 Lambda Physik Ag MOPA excimer or molecular fluorine laser system with improved synchronization
JP2005142306A (ja) * 2003-11-05 2005-06-02 Gigaphoton Inc 露光用ガスレーザ装置
JP4312035B2 (ja) 2003-11-18 2009-08-12 ギガフォトン株式会社 電源装置および高電圧パルス発生装置並びに放電励起式ガスレーザ装置
US7408714B2 (en) 2005-02-11 2008-08-05 Coherent, Inc. Method and apparatus for coupling laser beams
KR100705735B1 (ko) * 2006-03-03 2007-04-09 주식회사 비앤비시스템 펄스형 레이저를 위한 전력공급 장치
JP5133837B2 (ja) * 2008-10-03 2013-01-30 ギガフォトン株式会社 パルスレーザ用電源装置
CN101604816A (zh) * 2009-07-03 2009-12-16 江苏大学 一种提高大能量钕玻璃激光器重复频率和稳定性的方法和装置
CN101640369B (zh) * 2009-08-25 2011-05-25 深圳市大族激光科技股份有限公司 一种射频电源装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140003391A (ko) 2014-01-09
US20120269223A1 (en) 2012-10-25
KR101838703B1 (ko) 2018-03-15
JP5804658B2 (ja) 2015-11-04
CN103155307A (zh) 2013-06-12
CN103155307B (zh) 2014-12-17
US8238400B2 (en) 2012-08-07
US20120033689A1 (en) 2012-02-09
TW201212437A (en) 2012-03-16
US8411721B2 (en) 2013-04-02
JP2013533642A (ja) 2013-08-22
WO2012019731A1 (en) 2012-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI530038B (zh) 脈衝式氣體放電雷射之高精度同步化技術
KR100346940B1 (ko) 비선형 자기 압축 모듈내의 단의 부정합으로 인한 반사 에너지를 제거하는 방법 및 장치
JP3971095B2 (ja) 早い立ち上がり時間と小さな漏れ電流を備えた高パルス繰返数パルス電源システム
KR20010071890A (ko) 고펄스율 펄스 전력 시스템
US7436153B2 (en) Power supply system method of use
WO2007041232A2 (en) 6k pulse repetition rate and above gas discharge laser system solid state pulse power system improvements
JP2001135879A (ja) 液体冷却を持つ高パルス繰返数パルス電源システム
JPH08132321A (ja) 放電励起パルスレーザ装置
JP2012243503A (ja) 電磁石用電源装置
US7081891B2 (en) Method and apparatus for resonant injection of discharge energy into a flat plasma display panel
JP2018074622A (ja) パルス電源装置およびパルス発生方法
US6714576B2 (en) Excimer laser and method of operating an excimer laser
US7342363B2 (en) Methods and apparatus for an improved amplifier for driving a dynamic load
US6329803B1 (en) Magnetically assisted switch circuit
JP2000050653A (ja) パルス電源装置
JP4038927B2 (ja) パルス電源
US20060002050A1 (en) Semiconductor switch assembly for pulse power apparatus
KR101157101B1 (ko) 플라즈마 패널용 지속 디바이스
JP2004364452A (ja) パルス電源装置
KR20200127476A (ko) 펄스 전원 장치
Wolf et al. Klystron modulator for the XFEL RF station
Togatov et al. A High-Frequency Discharge Unit for Powering Pump Lamps of Solid-State Lasers
JPH05327088A (ja) ガスレーザ発振装置
WO2006127468A2 (en) Power supply system