[发明专利]谐振式高精度脉冲充电电源

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲充电电源领域，具体涉及一种谐振式高精度脉冲充电电源。

背景技术

准分子激光器由于波长短，单光子能量大，可重频运行等特点，广泛应用于加工，医疗，科研等领域，而193nm ArF准分子激光是集成电路光刻用的主要光源，单腔结构的193nm ArF准分子激光器已广泛应用于90nm以下节点的半导体量产。

近年来，随着半导体进入45nm、32nm的量产，光刻需要光源更高的输出功率和更窄光谱线宽，而单腔结构的准分子激光器在输出功率和光谱线宽上不能兼顾。一优选的方案为采取双腔ArF准分子激光器结构的振荡-放大系统，振荡腔(MO腔)产生线宽极窄种子光，注入振荡腔(PA腔)放大，以得到窄线宽和高功率的193nm激光束。

由于准分子激光放电持续时间一般在20～50ns，准分子激光器的粒子数反转仅能在放电期间存在，在这种双腔结构系统中，来自上游的MO腔的种子光注入下游的PA腔中时，PA腔中的粒子数必须反转才能对种子光进行放大，因此MO腔和PA腔放电要适时的同步，一般MO腔放电后20ns左右PA腔须放电。影响放电时序的主要原因之一为充电电容器上充电电压的变化，因为准分子激光器激励系统中的磁脉冲压缩时间主要受充电电压的影响。而充电电压的精度影响激光束能量的稳定性。

不同于单腔结构的准分子激光器，双腔结构中的每一腔都有独立的充电电容器，因此，需要设计一种脉冲充电电源，可以同时为双腔准分子激光器的充电电容器同时高重频高精度充电。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采取LC谐振倍压充电的工作方式同时对MO腔和PA腔的充电电容器进行充电，以使双腔具有相同的充电电压，采取降压调节的方式实现充电电压精度的双腔准分子激光器脉冲充电电源。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案：

谐振式高精度脉冲充电电源，其特征在于，包括有频率发生器、直流电源、电源储能电容器C₀，所述的直流电源与电源储能电容器C₀并联并共地，电源储能电容器C₀的正极连接有相互串联的谐振电感L和开关管K1，开关管K1分别通过一个导向二极管D1、D2接入充电电容器C_m0和C_pa，所述的充电电容器C_m0和C_pa分别并联有一个二极管D3、D6，充电电容器C_m0和C_pa的负极与二极管D3、D6的正极共地，二极管D3、D6分别与脉冲升压电路一、二并联，脉冲升压电路一包括有依次串联的开关K3、二极管D7、升压变压器一，脉冲升压电路二包括有依次串联的开关K4、二极管D8、升压变压器二，充电电容器C_m0的正极与充电电容器C_pa的正极分别通过一个导向二极管D4、D5接入一个泄放回路，所述的泄放回路并联有一个电压取样电路，电压取样电路包括有串联的电阻R1、R2，泄放回路包括有串联的电阻R3、开关管K2，开关管K2的另一端接地，电压取样电路的电阻R1、R2之间的串联节点处的电压作为取样信号通过跟随器、滤波器进行跟随、滤波处理后接入一个比较器的正极输入端，比较器的负极输入端接入参考电压，所述的频率发生器的频率信号输出端接入时序控制单元，时序控制单元的控制端与比较器的信号输出端共同通过一个与门电路控制连接开关管K2的触发单元，时序控制单元的控制端还控制连接开关管K1的触发单元，时序控制单元的触发信号接入开关K3、K4；所述的脉冲升压电路一、二中的升压变压器一、二的电压输出端分别作用于双腔准分子激光器的MO腔和PA腔。

所述的直流电源的输出电压范围为0～1500V、功率10KW，在脉冲充电电源2000Hz以上工作时，需两个直流电源并联使用。直流电源的输出电压设定在600V～700V。

所述的频率发生器为0～4000Hz可调节的方波频率发生器。

本发明的工作原理是：