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准分子激光在紫外波段具有大能量、高峰值功率激光输出,在工业、医学和科研等领域得到广泛应用。小能量准分子激光主要应用于半导体光刻、材料微细加工、眼科屈光度矫正激光手术、皮肤病治疗和光谱学研究等。
为使国产器件性能赶上或接近国际先进水平,本论文首先针对实用小能量准分子激光器的应用特点开展了金属-陶瓷结构激光腔、电晕预电离和高压开关电源等新技术的研究;同时为满足“国家科技重大专项”的需求,本论文着重开展了与光刻光源相关的全固态脉冲激励技术研究,并在国内首次实现了无闸流管的ArF准分子激光输出。
本文回顾了准分子发展历史,介绍了准分子激光基本特性及小能量准分子激光技术最新研究进展;设计制作了电晕预电离的300Hz金属-陶瓷结构激光放电腔;研制了基于串联谐振逆变回路的准分子激光用开关电源,输出电压10~14kV,驱动上述激光腔获得ArF最大单脉冲能量9mJ激光输出,重复率200Hz时,输出功率1.4W;采用可控谐振充电技术、脉冲变压器快速升压技术再结合三级磁脉冲压缩开关,研制出了无闸流管开关的全固态脉冲激励源,输出峰值电压14kV、上升时间约150ns的激励脉冲,与前述激光腔联机获得ArF最大单脉冲能量11mJ激光输出,重复率300Hz,12kV运行时,输出功率1.56W。放电腔激光输出稳定,预电离效果良好。