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深紫外飞秒脉冲准分子激光放大同步特性研究

量子电子学报 2024年第2期41卷 278-288页

作者：范军杨礼昭游利兵戎丹丹王宏伟寸超方晓东中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026 深圳技术大学新材料与新能源学院广东深圳518118 深圳盛方科技有限公司广东深圳518173

为了获得大能量的深紫外超短脉冲,将深紫外飞秒种子光通过ArF准分子放大器进行放大。通过对种子光信号和准分子放大器的荧光信号进行测量,在不同环境下,针对种子光信号与放大器放电信号之间的延时对脉冲单程放大特性的影响进行了研究。... 详细信息

为了获得大能量的深紫外超短脉冲,将深紫外飞秒种子光通过ArF准分子放大器进行放大。通过对种子光信号和准分子放大器的荧光信号进行测量,在不同环境下,针对种子光信号与放大器放电信号之间的延时对脉冲单程放大特性的影响进行了研究。研究结果表明,放大系统实现了种子光与准分子放大器的低抖动精确同步,空气和氮气环境下脉冲能量最高分别为197.2μJ和312.6μJ,且氮气环境下脉冲展宽较空气平均降低99.2 fs。相较于空气环境,氮气环境可有效降低深紫外超短脉冲的能量衰减与脉冲展宽,且同步抖动对放大特性影响较小。

关键词：激光技术同步特性准分子放大深紫外飞秒激光

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固体开关小能量准分子激光器的设计与实验研究

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中国激光 2010年第2期37卷 370-373页

作者：游利兵梁勖余吟山中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室安徽合肥230031

准分子器件重复频率高于千赫兹时,闸流管作为传统的放电开关由于寿命瓶颈而不能满足长期稳定工作的要求。采用固体开关结合磁脉冲压缩技术的固态脉冲功率模块(SSPPM)来替代闸流管进行高压快速放电,激光器可在高重复频率下长寿命运行。... 详细信息

准分子器件重复频率高于千赫兹时,闸流管作为传统的放电开关由于寿命瓶颈而不能满足长期稳定工作的要求。采用固体开关结合磁脉冲压缩技术的固态脉冲功率模块(SSPPM)来替代闸流管进行高压快速放电,激光器可在高重复频率下长寿命运行。设计了无闸流管的固体开关小能量准分子激光器,其核心技术是基于SSPPM的应用,并采用金属-陶瓷结构腔体和电晕预电离以延长气体工作寿命。电极放电电压10～14 kV,电压上升时间约150 ns,抽运功率密度3.9～7.6 MW/cm^3。ArF运转时,获得最大单脉冲能量11 mJ激光输出,最高重复频率300 Hz。其输出指标可满足当前准分子眼科设备、光谱学研究等需要。

关键词：激光器准分子固态脉冲功率模块金属-陶瓷结构电晕预电离

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实时调节工作电压实现稳定准分子脉冲能量

中国激光 2010年第2期37卷 374-378页

作者：梁勖游利兵王涛余吟山中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031

介绍了一种准分子激光脉冲能量稳定系统。它由能量检测、开关电源和控制器组成。其组成部分均良好屏蔽,组件之间由光纤传递信息,通过均值算法进行脉冲-脉冲的放电电压调节,在闸流管放电的强电磁干扰条件下实现了可靠的闭环控制。该系统... 详细信息

介绍了一种准分子激光脉冲能量稳定系统。它由能量检测、开关电源和控制器组成。其组成部分均良好屏蔽,组件之间由光纤传递信息,通过均值算法进行脉冲-脉冲的放电电压调节,在闸流管放电的强电磁干扰条件下实现了可靠的闭环控制。该系统实验于一重复频率5 Hz,采用火花预电离的KrF激光器。在气体状态好的情况下,将脉冲能量波动相对标准差由4.71%降低至3.01%;在气体状态较差、放电电压较低的情况下,将脉冲能量波动相对标准差由7.18%降低至3.62%,有效地提高了脉冲能量的稳定性。

关键词：激光器准分子能量稳定闭环控制实时检测

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准分子激光技术发展(邀请论文)

中国激光 2010年第9期37卷 2253-2270页

作者：余吟山游利兵梁勖方晓东中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031

介绍了准分子的基本能级结构、光谱特性及产生激光的激励方式。简要回顾了准分子激光及实用准分子器件的发展历史。着重阐述了放电激励准分子器件的相关技术,如大能量与大功率技术、高重复频率技术、光束控制技术和激光电源技术等。分... 详细信息

介绍了准分子的基本能级结构、光谱特性及产生激光的激励方式。简要回顾了准分子激光及实用准分子器件的发展历史。着重阐述了放电激励准分子器件的相关技术,如大能量与大功率技术、高重复频率技术、光束控制技术和激光电源技术等。分析了准分子激光光刻应用及近期技术发展,介绍了准分子激光在工业、医疗和生产领域的应用。

关键词：激光器准分子激光技术放电激励光刻

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大功率准分子激光器气体流场数值分析

中国激光 2022年第21期49卷 54-61页

作者：杨礼昭方晓东游利兵中国科学技术大学环境科学与光电技术学院安徽合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室安徽合肥230031 深圳技术大学新材料与新能源学院广东深圳518118 深圳盛方科技有限公司广东深圳518173

准分子激光器作为放电激励的气体激光器,其激光介质气体在主放电电极间辉光放电产生激光的同时,也在放电区域产生气态和固态的放电产物以及大量的热。通常在激光腔内放置横流风机,以维持放电区域气体的流动和更新,从而保证激光器以重复... 详细信息

准分子激光器作为放电激励的气体激光器,其激光介质气体在主放电电极间辉光放电产生激光的同时,也在放电区域产生气态和固态的放电产物以及大量的热。通常在激光腔内放置横流风机,以维持放电区域气体的流动和更新,从而保证激光器以重复频率工作时,每一次放电不受前一次放电产物和热量的影响。对于大功率(>300 W)准分子激光器,其放电区域体积大,且具有更高的放电电压和放电重复频率,因此对主放电电极间的气体流场具有更高要求。本课题组采用二维模型,针对一套自行设计的大功率准分子激光器放电腔结构和气体循环系统进行了稳态流场数值分析。数值分析结果显示,当风机转速为3500 r/min时,放电区域气体的平均流速高于32.76 m/s,且气体流速均匀。这一结果从理论上证明了该循环系统可以满足大功率准分子激光器的工作要求。

关键词：激光器准分子激光器气体循环系统流场数值分析

全固态高压脉冲电源在半导体光刻光源中的应用

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强激光与粒子束 2019年第4期31卷 110-118页

作者：游利兵程超方晓东中国科学院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室合肥230031 中国科学技术大学科学岛分院合肥230026

简要回顾了半导体光刻的发展历程以及准分子激光作为光源在半导体光刻中的需求。简述了高压脉冲电源的基本原理及应用,介绍了全固态高压脉冲电源的结构和特点。着重阐述了全固态高压脉冲电源在光刻用准分子激光器和EUV光源中的应用。大... 详细信息

简要回顾了半导体光刻的发展历程以及准分子激光作为光源在半导体光刻中的需求。简述了高压脉冲电源的基本原理及应用,介绍了全固态高压脉冲电源的结构和特点。着重阐述了全固态高压脉冲电源在光刻用准分子激光器和EUV光源中的应用。大功率半导体开关结合多级磁脉冲压缩开关的全固态脉冲电源有效替代传统基于闸流管的高压脉冲电源,实现了光刻光源高重复频率下的长寿命运行。介绍了中国科学院安徽光学精密机械研究所近十年来,在准分子激光器的全固态高压脉冲电源研究上的相关进展。最后,对未来半导体光刻光源对全固态脉冲电源的需求进行了展望。

关键词：全固态高压脉冲电源半导体光刻准分子激光磁开关闸流管

0.73J脉冲能量KrF准分子激光器的特性

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强激光与粒子束 2013年第11期25卷 3060-3064页

作者：赵家敏游利兵余吟山方晓东中国科学院安徽光学精密机械研究所合肥230031

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40kV、脉冲上升时间约为100ns的高压快脉冲激... 详细信息

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40kV、脉冲上升时间约为100ns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3.3×105 Pa,F2/He,Kr,Ne体积分数比值为1.97∶3.18∶94.85,充电电压27kV时,得到了738mJ的单脉冲能量输出,激光近场光斑30mm×14mm,在充电电压23kV时,全电效率最高,达到2.0%。

关键词：准分子激光器激光退火大能量磁脉冲压缩

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一种放电引发非链式氟化氘脉冲激光器研究

中国激光 2016年第5期43卷 12-17页

作者：游利兵尹广玥王庆胜方晓东中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室安徽合肥230031

设计了一种紧凑型放电引发非链式氟化氘(DF)脉冲激光器,引入基于闸流管的一级磁脉冲压缩高压快上升沿放电引发回路,形成39.5kV、100ns上升沿高压快脉冲。紧凑型张氏放电电极结合紫外(UV)火花预电离,在电极间距为30mm激活区形成均匀辉光... 详细信息

设计了一种紧凑型放电引发非链式氟化氘(DF)脉冲激光器,引入基于闸流管的一级磁脉冲压缩高压快上升沿放电引发回路,形成39.5kV、100ns上升沿高压快脉冲。紧凑型张氏放电电极结合紫外(UV)火花预电离,在电极间距为30mm激活区形成均匀辉光放电,注入能量密度达190J/L。激光谐振腔选用平平腔结构,激光工作气体采用SF6和D2,其气体配比优化为10:3,此时获得最大能量输出为877mJ,电光转换效率为1.9%,脉宽约200ns,光斑为30mm×9mm。

关键词：激光器化学激光非链式氟化氘激光磁脉冲压缩开关张氏电极工作气体配比

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重复率激光的单个脉冲能量检测技术

量子电子学报 2010年第3期27卷 281-287页

作者：梁勖游利兵余吟山中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031

介绍了一种基于热释电探头的准分子激光能量检测系统,实现了对0～200 Hz重复率运行的准分子激光单个脉冲及多脉冲系列的能量实时检测。它由探头、放大、峰值保持、MCU、显示和通讯几部分组成,解决了闸流管放电强电磁干扰等难点,并在193 ... 详细信息

介绍了一种基于热释电探头的准分子激光能量检测系统,实现了对0～200 Hz重复率运行的准分子激光单个脉冲及多脉冲系列的能量实时检测。它由探头、放大、峰值保持、MCU、显示和通讯几部分组成,解决了闸流管放电强电磁干扰等难点,并在193 nmArF和248 nmKrF准分子激光器上进行了测试:响应时间4 ms、分辨率10μl、灵敏度0.5 V/mJ、精度±3%。本系统既可作为能量计使用,也可以作为检测环节用于脉冲能量闭环稳定系统中,如采用响应速度更高的光电管,有望实现高重复率准分子激光光源的实时脉冲能量检测和稳定等技术。

关键词：激光技术准分子激光热释电能量反馈实时检测