准分子激光等离子体开关控制脉宽研究

 利用准分子激光等离子体技术，在紫外预电离XeCl准分子激光器上获得了最短1.58 ns的短脉冲激光输出。实验中分析了聚焦到薄膜表面的光束能量密度对所产生的等离子体密度的影响，并对不同等离子体密度及维持时间情况下脉冲压缩效果进行了讨论，给出了激光器谐振腔在稳定腔及非稳腔两种工作方式下的实验结果。激光器在稳定腔工作时，脉宽可压缩至2.87 ns；采用非稳腔结构时，在脉冲能量不变情况下减小聚焦光斑面积，提高入射到薄膜表面的能量密度，得到了最短1.58 ns的短脉冲激光输出。该技术适用于任何其它准分子器件。     

布鲁姆林线驱动被动紫外预电离KrF激光器

研制了一台水介质布鲁姆林线驱动被动紫外预电离放电泵浦ＫｒＦ准分子激光器，研究了其振荡和放大输出特性。在充电电压２５ｋＶ，工作气压０．２ＭＰａ，以振荡器工作方式输出激光能量近２００ｍＪ。以放大器方式工作时，注入激光脉宽２５ｎｓ，能量７０ｍＪ，放大输出达３３０ｍＪ。     

长寿命电晕预电离XeCl准分子激光器

快放电泵浦的准分子激光器以其简单、易于实现高重复频率运转等优良特性而成为紫外波段中、小型的主要实用器件之一.本文报道了一种有效的电晕预电离设计,增加了激光输出能量并延长了激光器运转寿命. 图1是本试验使用的激光器装置图.激光器放电电极长仅10cm,宽0.32cm,激励体积1-2mL.由于准分子激光器原则上可以按比例放大,故使用小尺寸的激光器装置可以更经济地进行拭验.此外,小尺寸激光器比同样类型大尺寸激光器有较大的面积/体积比,从而可以在更苛刻的条件下进行寿命研究的试验.放电采用Blumlein快放电电路,电路两端电容由环氧印刷线路板…     

氟化氪短脉冲激光的放大和组束研究

为充分利用氟化氪(KrF)准分子激光放大器的长泵浦时间,探索提高激光输出效率的方法,开展紫外超短脉冲在KrF准分子激光器中多脉冲放大和组束的实验研究。采用双脉冲放大方案研究激光脉冲时间间隔对输出能量的影响,确定延时时间,提高脉冲总能量并有效抑制自发辐射(ASE)。实现了单次放大4个紫外超短脉冲,获得了近4倍于单脉冲放大的输出能量。并探索紫外超短激光脉冲的组束技术,成功应用光学角多路的方法将两个亚皮秒的紫外激光脉冲进行精确组束。     

C-C转移放电泵浦XeCl准分子激光器能量沉积特性的分析

本文报道了一台使用UV自动预电离,C-C转移放电泵浦的XeCl准分子激光器,并且以激光器放电信号和输出激光信号的同时测量结果为依据,分析了激光器放电的能量沉积过程.可为设计同类型准分子激光器提供一些参考数据.     

高对比度紫外电光削波开关

采用电光开关产生短脉冲的技术,建立了一种抑制准分子激光放大链自发辐射放大(ASE)的方法,研制了高对比度紫外电光削波开关,并进行了原理性实验,将其应用于准分子单路主振荡功率放大系统第一级预放大器的ASE控制。实验中电光开关对比度达到了2000多,削波后的预放大器输出激光脉冲信号对比度提高至20 000多,有利于激光信号后续进一步高保真放大,为系统获得窄脉冲输出提供了技术支持。     

0.73 J脉冲能量KrF准分子激光器的特性

研制了一台KrF大能量准分子激光器,激光器采用紧凑型Chang电极与紫外火花预电离的结合, 实现了激活区大面积的均匀辉光放电,利用LC反转倍压以及一级磁脉冲压缩技术在放电电容上实现了峰值电压40 kV、脉冲上升时间约为100 ns的高压快脉冲激励。研究了工作气体含量对激光器能量输出的影响,在总气压3.3105 Pa,F2/He, Kr, Ne体积分数比值为1.97∶3.18∶94.85,充电电压27 kV时,得到了738 mJ的单脉冲能量输出,激光近场光斑30 mm14 mm,在充电电压23 kV时,全电效率最高,达到2.0%。     

一种新的无极放电技术

气体激光器的发展大大地促进了气体放电技术的发展,尤其是近几年TEA CO2激光器、N2分子激光器、稀有气体卤化物准分子激光器的进展,要求大面积均匀辉光放电和选择性能量耦合.为此发展了多种预电离技术[1]及各种形式的等离子体电极[2,3],以使放电区间的空间电荷分布均匀,改善电极面型和电子发射特性,避免放电成弧. 本文提出的无极放电是以固体电介质表面的装填式电荷发射为基础的新型放电技术.它可以在不使用任何预电离措施情况下获得大面积均匀辉光放电,并对器壁没有苛刻的面型要求.这就可能简化激光器结构和设备,提高以活泼元素为激光介…     

实用型放电泵浦XeF(B-X)准分子激光器

 研制了一台实用型放电泵浦的351 nm XeF(B-X)准分子激光器,激光器采用新型开关电源、结构紧凑型张氏电极及放电火花预电离的激光腔结构,通过优化储能电容和放电电容量及比值,选取合理的工作气体压力和配比,优化了激光器性能,提高了激光器输出参数:单脉冲能量153 mJ,平均功率12.9 W,转换效率最高达到0.88%,重复频率1~80 Hz,能量不稳定度小于4%,近场光斑尺寸7 mm×22 mm。激光器已应用到常规抗蚀剂曝光的印刷电路板(PCB)激光投影成像照明系统的实验中。     

侧面预电离氟化氪激光器研制

采用侧面紫外火花隙自动预电离代替小极上小孔预电离，使放电泵浦氟化氪激光器的主放电均匀性大为改善。输出激光能量由１４０ｍＪ提高到２５０ｍＪ，增益区光能密度为２．３Ｊ／１，同时电极寿命和气体寿命也大为提高。     

焦耳级放电激励紫外预电离HF激光器

研制了一台采用紫外火花预电离和横向放电结构的非链式电激励脉冲HF激光装置,采用氢闸流管结合一级磁脉冲压缩开关的高功率电激励系统。实验研究了激光工作介质SF6,H2不同压强比和总工作气压对激光输出能量的影响,得出了最佳气体组分,确定了最佳工作气压。总气压在8.8 kPa,气体组分H2与SF6气压比为1:9时,获得最佳的激光输出,输出能量达到1.3 J,激光器的光电转换效率达到2.4%。:     

用快速放电泵浦的可见及紫外激光器

1967年Shipman[1]将Blumlein快速放电装置应用于N2分子激光器,1976年Burnham[2]又将它成功地用于准分子激光器,致使Blu-m1ein快放电系统成为紫外和可见激光器的重要泵浦源之一.这吸引了许多研究者,从而使快放电泵浦技术日臻完善,相继出现了具有各种预电离类型的高气压器件[3-10].有力地推动了可见、紫外及真空紫外激光器[6-10]的发展. 准分子激光器和N2分子激光器的一个共同特点是:激发态寿命很短,自发跃迁几率很大.为了建立粒子数反转,要求泵浦造成的上能级粒子数的增加速率大于自发辐射衰减率,无疑,只有相当强的激励源,才能达到这一要…     

电子束泵浦XeCl准分子激光器及应用

为了获得高能紫外激光输出,开展了电子束泵浦XeCl准分子激光技术研究。详细介绍了四向电子束泵浦准分子激光装置的工作原理和结构特征,简述Marx发生器的放电电压、放电电流,激光气室中的沉积能量,激光脉冲能量、脉宽等参数的测量方法;研究了电子束泵浦XeCl准分子激光输出特性,得到了激光脉冲能量随激光气室内混合气体气压变化的规律,当激光器的充电电压为81kV时,获得了能量100J、脉宽200ns的XeCl准分子激光输出,其本征效率约为3.2%。并且开展了XeCl准分子激光辐照涂层材料力学特性研究,采用微型红外通光冲量探头测量不同条件下激光辐照涂层材料的冲量耦合系数,在常压空气环境中的冲量耦合系数约为8.32×10-5 N·W-1。     

微量低电离电位的添加物对XeCl准分子激光输出的影响

本文报道在XeCl准分子激光器中添加微量的氯苯(C_6H_5Cl)或四氯化碳(CCl_4),使激光输出能量提高约16％。     

ArF准分子激光系统的能量效率特性

为深入理解ArF准分子激光系统的运转机制,进而获得优化ArF准分子激光系统设计的理论及方向性指导,利用一维流体模型,以气体高压放电等离子体深紫外激光辐射过程为主要对象,研究了放电抽运ArF准分子激光系统的动力学特性,梳理了ArF准分子激光系统的能量传递过程,深入研究了等离子体放电机理,从能量沉积效率、ArF*粒子形成过程、激光输出三个方面,分析了动力学过程中影响能量效率的主要因素,提出了相应的改进优化措施.仿真结果表明,氟气及相关粒子在系统运转过程中有重要作用,工作气体中氟气的组分比例对能量效率影响较大,偏离最佳点会导致激光系统能量效率的下降.相关结论为ArF准分子激光系统的优化设计和稳定可靠运转提供了重要的理论参考依据.     

XeCl准分子激光器

本文介绍我们对XeCl准分子激光器的实验结果. 在国外,第一台XeCl准分子激光器于1975年制成,激励源是相对论电子束,仅获得50微焦耳能量输出[1].1977年苏联用快速放电得到1毫焦耳输出,效率为0.05%[2].这样XeCl准分子体系便因其效率低、输出小,难于实现振荡而被忽视.但最近有人采用HCl作Cl施主,在紫外光预电离的诀速放电器件中获得了110毫焦耳[3]输出,效率为0.8%,达到与XeF、KrF同等水平,证明了获得高效率、高功率的可能性,重新为人们重视起来. 迄今,已报导的快速放电XeCl激光器采用做口施主的有:Cl2:、CF3Cl、C2F3Cl、CCl2F2、CCl4…     

管状预电离可调谐TEA CO2激光器.

研制了一种新型的预电离结构--管状预电离器,并将其应用于可调谐TEA CO2激光器.利用光栅选线方案,采用光栅谐振腔,实现了激光的调谐输出.在输出耦合率为50%、气压为40 kPa的条件下,10P(20),10R(20),9P(20),9R(20)四条谱线获得的最高电光转换效率,分别为9.5%,9.7%,9.8%,9....     

放电激励重复频率非链式HF激光器

 利用紫外预电离横向放电和气体循环结构建立了一套放电激励重复频率HF激光装置。研究了激光器工作介质SF6/C2H6混合气体放电特性和激光输出特性,获得激光器单次运行的最佳输出参数;通过对激光器重复频率运行时不同气体流速、充电电压与气体总压条件下的放电状态和输出能量的比较,分析了激光器重复频率稳定运行的必要条件。结果表明：所研制的激光器最大单脉冲能量0.6 J,峰值功率3 MW,电光转换效率2.4%;当混合气体工作介质以3.5 m/s的流速循环时,激光器稳定运行的最高工作频率可达50 Hz,脉冲输出能量稳定在0.26 J,平均功率达到13 W。     

全固态激励小型TEA CO_2激光器的研制

基于国产非晶态合金磁芯,研制了采用可控硅开关、脉冲升压变压器、以及两级磁脉冲压缩网络的全固态激励电路系统,并且应用于放电体积为29 cm3,工作气压为100 kPa的电晕预电离小型TEA CO2激光器。讨论了提高系统能量传输效率和减小系统体积的设计方法,并且测量了系统的工作性能以及各部分的能量损失。实验结果表明:磁脉冲压缩网络的能量传输效率大于83%,全固态激励系统的总效率大于75%;连接激光器负载时,输出脉冲的电压峰值约为22 kV,电流上升时间约为100 ns;得到了脉冲能量109 mJ,宽度70ns的激光输出,激光器整体效率约为3.3%。在目前的封离体积与气体循环方式限制下,激光器最大重复频率约为100 Hz,而激励电路部分可以达到400 Hz的工作频率。     

用最小电离的质子刻度铅–闪烁光纤夹层电磁量能器

研究利用最小电离的质子和已知能量的电子来刻度铅–闪烁光纤夹层电磁量能器.对最小电离粒子输出响应进行光纤衰减修正后,利用最小电离质子的输出响应对量能器测量单元进行标定,然后对不同入射能量的电子事例进行能量重建,重建能量与入射能量有很好的线性关系.本文还对最小电离的质子与μ子对量能器测量单元的输出响应进行了比较,发现二者在误差范围内是一致的.