【doc】600W小型KrF激光器的振荡稳定性

【doc】600W小型KrF激光器的振荡稳定性 600W小型KrF激光器的振荡稳定性 600W小型KrF激光器的振荡稳定性/ ~1-#-誓篙自.泉^/ 准分子激光器在各种工艺过程中的使用 效率取决于振荡能量E及平均功率的提 高和激光器特性的改善,例如脉冲能量的稳 定性.在同一激光器中,如能将高的平均功率 与振荡稳定性结合起来,那么就能大大扩展 准分子激光器的工业应用范围. 脉冲重复率激光器的振荡稳定性一般用 单个脉冲振荡能量E的相对均方根偏差 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示 = S×1..% ,s= '.................'..............一 信(一)— 式中s为绝对均方根偏差;E为被测能量; 为能量的算术平均值;n为测量次数.绝对 均方根偏差s对应置信概率68,它表明测 量结果以此概率落入一?至豆+? 的置信范围,式中?为等于s的能量测量 偏差. 振荡的稳定性也常用与平均值的最大偏 差和最小偏差估计,常以百分比表示,并 在一定的脉冲数内测得与平均值不同,平 均值的最小和最大偏差表示单个脉冲振荡能 量的可能起伏.最大功率W~-200W的商品 准分子激光器的典型值约为3. 本文的目的是研究平均功率达600W 的KrF激光器的振荡稳定性方面的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 . 2振荡稳定性与脉冲重复率和 放电电压的关系 实验是在600W的小型重复率脉冲 以及两级磁脉冲压缩器,详见文献[2,3].激 光器激活体积的预电离是由位于高压电极两 面的两列火花隙实现的.每列火花隙通过去 耦电感L与高电压汇流条连接.在结构上, 电子系统的元件和气路都装在内径420mm 的铝管内. 所有实验曲线都是在Fz:Kr:Ne=2.9 :58:2600mbar的混合气体获得的,这种 混合气体对获得最大输出功率是最佳的0]. 图1示出振荡能量的相对均方根偏差与脉 图l击耦电感L=O.45{,放电电压U.-二23 (1)t2l(2)和18kV(3)时.激光器启动5s 后得到的(,)关系曲线 冲重复频率,的关系曲线.数据是在激光器 启动5s后取得的.由图1可以看出,随着脉 冲重复频率由,一10Hz升至f一550Hz, 相应地也由1,5,2升至3.5,5. 由图1还可看出,放电电压越高,振荡越稳 定.但这个结论仅对是正确的,而绝对均方 L 20激光与光电子学进展1999年第10期(总第406期) 根误差实际上与放电电压无关. 由图1观察到的随频率升高而增加的 现象很可能与电极间气体介质密度起伏有 关.实际上,根据文献[4,5],向气体介质高速 引入能量会导致冲击渡和声波的生成,它们 被激光器气路元件反射,在下一脉冲到来之 前来不及衰减,并在电极间形成气体密度的 空间不均匀性.随着,的升高,密度不均匀性 将增加"].自然也可以认为,脉冲间气体密 度不均匀性的改变在放电中会使不同放电区 的能量注入率有相应的不均匀性,从而降低 辐射能量的稳定性 3振荡稳定性与预电离条件的 关系 在激光器长时间工作(不小于10个脉 冲)之后,作者发现,火花隙电极的溅射相对 主放电长度是不均匀的.位于放电间隙长度 中心部分的火花隙电极的溅射材料质量据估 计约为位于主放电边缘部分的2,3倍.这就 表明,穿过离火花隙主放电中心较远的电荷 比穿过火花隙中心的电荷要少,即中5-火花 隙的紫外辐射与较远者相比有较高的强度 图2当L—IH,Uo~23(1,4),l8(2)和21kV (3)时,激光器启动时(1)和5s后(2,4)的 ct(f)关系曲线 在,较低时,即气体介质扰动较小时,预 电离的空间不均匀性作用较弱但是,当,较 高时,气体介质的密度不均匀性叠加在初始 电子密度不均匀性上,这种综合作用会导致 放电不稳定性较快地发展.对于所研究的激 光器,穿过火花隙的电流分布不均匀性可用 接至它们的高压电感不同来解释,因为磁开 关口后只有一个局部电压引线. 为了解释,增高时预电离的不均匀性对 增加的贡献并降低它的影响,进行了补充 研究.实验是在不同的去耦电感L(高压经 过它们加到每个火花隙上,并实现峰化电容 器的充电)下完成的.实验中电感L的变化 范围为0.45,1.8H.为了在高,下获得高 的振荡稳定性,确定L不应小于1H.但是 L大于1H也不适当,因为这会导致峰化电 容器的电压上升沿增大,从而降低激光器的 能量特性. ,, { { 图3=18(1,6),21(2,5)和23kV(3.4)时激 光器启动5s后得到的A,(,](1,3)和 ,(,)(4,6)的关系曲线 在最佳L一1H时不同充电电压下 得到的(,)关系曲线示于图2曲线1是激 光器启动后前400个脉冲的,曲线2,4是启 动5s后得到的.比较曲线1和2,4可以得 出如下结论:高重复率下激光器启动最初瞬 间的稳定性比5s之后差得多,而在,<3o. Hz时,则没有差别.比较图1的曲线(它们也 是在激光器启动5s后得到的)和图2的曲 线2,4,容易看出,当,?ZOOHz时,使用最 激光与光电子学进展1999年第i0期(总第406期)21 佳L=1H时的偏差比使用L=0.45H 时要小得多.当L=1H时,总是随着, 的增大而增高,这是由于,增大时,气体介质 密度分布的不均匀性在下一放电脉冲放电瞬 间增高所致.在充电电压较高时,随,增高 的程度较小(图2曲线4). 由上述结果可得到如下结论在所研究 的激光器中,在,较高时,脉冲间振荡的不稳 定性大致是在同样程度上由预电离的不均匀 性和电极间隙内气体介质密度分布的不均匀 性决定的. 图3示出不同充电电压下,在激光器启 动5S后得到的400个脉冲的脉冲能量平均 值的相对最大(A,)和最小(A)偏差与, 的关系曲线.由图3可以看出,A和,随 《 0 0. 0 ( ,的增大也在增加,与关系不大. 在最佳L=1H,充电电压Uo一24 kV,,一620Hz和放电KrF激光器创 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 的平均功率,630W时,单个脉冲的振荡能 量的相对均方根偏差为3,2. 4激光器启动后的瞬间脉冲能 量演化和振荡的稳定性 图4,a,?示出U.=18kV和不同脉冲 重复率,下激光器启动后瞬间的脉冲序列. 由图4看出,在,较高(特别是,>500Hz) 时,在激光器启动后振荡能量很快降低至某 一 平均能量.频率,越高,产生这种变化的时 间越短,平均能量也越小. 图4脉冲重复率为100(a),400(6),500(n,e).620(~,)和700}fz(?)时在激光器启动后 即刻(a,)印启动 20s后(e)得到的振荡能量脉冲时序 图4观察到的规律与作者在实验上得到 的和计算的口重复频率准分子激光器的规 律一致.根据文献[6,7],在上述,下,激光器 启动后,经过一定脉冲数,在电极间隙的气体 介质密度建立起准稳态空间分布,从而导致 激光器输出能量相对观察到的初始脉冲能量 的降低.作者指出,在同一,下,激光器每次 启动时振荡脉冲在时间上的演化不可能精确 地再现,而仅保持建立准稳态的平均振荡功 率时间间隔. 图5示出,=500Hz和U.一18kv时 激光器启动后,A和A与时间的关系曲 线.是按400脉冲进行平均的.由图5可看 出,激光器启动约1s后,稳态d和A,和 22激光与光电子学进展1999年第10期(总第406期) 妻z { 固5U.一L8kV,f一500Hz时得到的振荡能 量的最大(1),最小(2)和相对均方根偏差 (3)与时间的关系曲线 最小将得以实现.由图5可清楚看到,如果 说在激光器启动后1s内,A在中起作 用,那么其后和,对的作用大致相 等. 5激光器长时间工作时的振荡 能量和稳定性 应当指出,图4和图5是表示激光器启 动后初始时的特性.在激光器继续工作时,它 的平均能量与启动后数秒内观察到的相比会 有不大的(10,15%)提高.图4()的振 荡脉冲序列可作为一个倒子,它是在f=5? Hz时激光器启动20s后得到的.图6所示的 激光器启动1,7和11分钟后取得的振荡能 量脉冲分布也说明了这个事实.图6中列出 了脉冲的平均振荡能量雷(相对单位)和它 们的相对均方根偏差.可以假定,的 1o%,15%的增长与电极及混合气体的加 热有关.这可用下面的事实证明:在激光器关 闭后立即重新启动,达到稳态的时间缩短 了. 由图6可以看出,在W一300W时,激 光器工作10分钟内,由3,1%降到了 2.2%,这与的增高是相关的在和厂不 变时,更长时间的工作会导致的逐渐减小 和的增大,据作者意见,这与混合气体的污 染有关. 89 2 图6在稳定平均功率300w,f一400HB和 一16.8kV时,激光器启动1(a),7(6)和" min(.)后得到的不同振荡始量的脉冲分布 在稳定功率为300W时,上述激光器可 工作8小时(1.2×10脉冲)而不更换气体, 仅周期性地注入F.在注入之间,平均功 率的稳定是靠电压调节实现的.图7示出第 一 次注入F前充电电压,平均功率和振荡稳 定度与时间的关系.由图7可以看出,为了保 持300W的平均功率,在106分钟时间内充 电电压仅需由18kV增加至22kV.由图7 也可看出,在此期间?2. 图7在稳定功率300W和厂=400Hz时.充电 电压(1),平均辐射功率(2)和振荡能量的 相对方均根偏差(3)与时间和脉冲数的关 系曲线 作者认为,从激光器数小时连续工作时 达到的混合气体使用寿命(,1.2×10脉 冲)和相对均方根偏差来看如果用陶瓷代替 激光器的聚四氟乙烯部分会大为改善,并计 划在将来作到这一点. 』黼 一r虽毫《 }墨?黼 ; 激光与光电子学进展1999年第10期(总第4o6期望 6结束语 在不同实验条件下,在创记录的平均功 率为,6oOW的紧凑型脉冲重复率KrF激 光器上进行了脉冲间振荡稳定性的研究.表 明了振荡稳定性在很大程度上与充电电压, 脉冲重复频率,预电离条件和激光器启动后 的工作时间有关.在高脉冲重复率下,紫外预 电离源的放电强度在长度上的不均匀性使振 荡稳定性强烈地劣化.实验表明了准稳态w 和的形成动力学.随实验条件而定,在 1.6%至6%之间.在KrF激光器的平均功率 为,600W时,d不超过3.2. (白光;吉禾供稿) 用VO反射镜对激光振荡脉冲前沿肇形,.自来 'r2牛 1引言 以二氧化钒(VO.)为基础的可变反射率 反射镜对中红外区(一3,nm)激光振荡 的控制是有前途的VO.反射镜反射率的变 化是在温度变化时依靠VO.薄膜中的可逆 半导体一金属相变产生的]VO.化学计量薄 膜的反射率在它的温度由55?变化到70c 时由R?18%增加到R?80%(^: 10.6m)通常为了有效地控制激光振荡要 求反射率变化范围太,因此VO反射镜和空 间调制器制成多层干涉薄膜形式,其中VO 膜是控制元件L2].多层v反射镜在3,11 m光谱区的反射率可在R=S%,1o% 至R:95,98之间变化 vo镜反射率对加热的灵敏度可使用 强激光作为控制镜反射率的主要因子.在这 种情况下腔内辐射与vo.镜的热相互作用 可对激光振荡动力学,其中包括振荡脉冲形 状产生较大作用控制脉冲形状对制造主控 振荡器一放大器型激光系统和用于激光材料 加工的工艺激光器【|都有实际意义. 为了控制激光脉冲参数,可使用纯幅度 机制——均匀改变VO.镜的反射率,从两改 变腔内损耗;也可使用空间机制——改变镜 的反射截面;也可将两种机制结合起来. 本文讨论辐射与VO镜腔内相互作用 下导致出现横向空间效应时激光振荡发展的 动力学,并表明通过该效应可控制振荡脉冲 前沿的形状 2辐射与VO.镜相互作用的模 型 以vo.为基础的反射镜是在厚衬底上 形成的包括vo薄膜(h?O.2,o.3m)的 多层薄膜干涉系统0].VO镜反射率的温度 关系式可用线性 函 关于工期滞后的函关于工程严重滞后的函关于工程进度滞后的回复函关于征求同志党风廉政意见的函关于征求廉洁自律情况的复函 数逼近 fR,,丁? R(71)一R"Jr-a(T一7),71.?r?70C lRT?70C (1) 式中口一(R,一R)/(7o.c一);T0—35 ,60?为薄膜中相变的初始温度对于VO 镜,其中干涉仪后镜的反射率接近lO0(例 如较厚的A1,Cu和Ag层),下式有效: 一 L[1一R(丁)](2) 式中,r为镜干涉系统吸收的辐射强度;,.为 入射到镜上的辐射强度.辐射的吸收主要发 生在VO.薄膜中,因为它的吸收率比干涉系 统其它电介质膜的吸收率大3,4个数量级. 但考虑到整个系统的厚度很薄,在热物理意 义上可将它看作具有平均热物理参数的均匀 物体这时对于VO.镜的热学模型可使用薄 均匀板模型,它与均匀的半限制物体相接触 在高辐射强度时,热沿镜面的流散对它 的反射率的变化影响不大.这样,在模拟腔内