本文選題：準(zhǔn)分子激光控制　切入點(diǎn)：保護(hù)系統(tǒng)　出處：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：準(zhǔn)分子激光是目前紫外波段脈沖能量最大的激光光源,在工業(yè)微加工、物理和材料科研,以及眼科、皮膚科醫(yī)療等領(lǐng)域有著許多獨(dú)特的應(yīng)用。而這些應(yīng)用對準(zhǔn)分子激光器的性能也提出了較高的要求,尤其是穩(wěn)定的運(yùn)行、簡便的控制和可靠的保護(hù)。本文主要對放電激勵準(zhǔn)分子激光控制和保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了研究工作。文章介紹了準(zhǔn)分子激光器基本結(jié)構(gòu),簡述了激光器控制系統(tǒng)的各功能模塊和抗干擾設(shè)計,控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對激光器的有效可靠控制;其次,設(shè)計了高壓放電系統(tǒng)的保護(hù)電路,優(yōu)化了模擬量傳輸方案,實(shí)現(xiàn)了對整個激光器實(shí)時工作狀態(tài)有效監(jiān)測和閘流管觸發(fā)異常保護(hù)控制,提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。最后重點(diǎn)研究了激光脈沖能量的無損檢測和閉環(huán)控制方案,采用PIN管檢測高反鏡漏光并結(jié)合高速高精度積分電路,實(shí)現(xiàn)了響應(yīng)快、精度高且無損的實(shí)時在線檢測;結(jié)合閉環(huán)控制方案調(diào)節(jié)工作電壓補(bǔ)償激光脈沖能量的衰減,實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的激光脈沖能量輸出。本文設(shè)計的系統(tǒng)包含模擬量檢測、放電高壓檢測和保護(hù)、激光脈沖能量檢測的多閉環(huán)控制。模擬量檢測采用直接測量V-F變換的頻率信號,減少了中間轉(zhuǎn)化模塊,達(dá)到響應(yīng)時間～6ms,平均誤差小于0.5%,實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下的高精度模擬量傳輸和控制,滿足精準(zhǔn)工作氣體配置和系統(tǒng)溫度穩(wěn)定的閉環(huán)控制需求。放電高壓保護(hù)系統(tǒng)對電流及每個觸發(fā)脈沖實(shí)時檢測,響應(yīng)時間～5us,實(shí)現(xiàn)了高壓模塊的閉環(huán)控制和有效的異常保護(hù),提高了系統(tǒng)可靠性。激光脈沖能量檢測系統(tǒng)在248nm及308nm準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)中進(jìn)行了性能測試,電路響應(yīng)時間～10us,滿足kHz高重頻的應(yīng)用需求;與Ophir外置能量計對比測試,在統(tǒng)計分析結(jié)果上呈現(xiàn)良好的一致性;激光系統(tǒng)結(jié)合激光脈沖能量檢測和放電高壓控制,實(shí)現(xiàn)了有效的恒能量模式運(yùn)行,能量均值和能量波動性都保持穩(wěn)定,滿足各類激光應(yīng)用需求。
[Abstract]:Excimer lasers are currently the largest source of ultraviolet pulse energy in industrial microprocessing, physical and material research, and ophthalmology. There are many unique applications in the field of dermatology, such as medicine, and these applications have put forward higher requirements for the performance of molecular lasers, especially for stable operation. Simple control and reliable protection. In this paper, the control and protection system of discharge excited excimer laser is studied. The basic structure of excimer laser is introduced. The functional modules and anti-jamming design of the laser control system are briefly described. The control system realizes the effective and reliable control of the laser. Secondly, the protection circuit of the high-voltage discharge system is designed, and the analog transmission scheme is optimized. The effective monitoring of the whole laser's real-time working state and the control of the thyratron trigger abnormal protection are realized, and the security and reliability of the system are improved. Finally, the nondestructive detection of laser pulse energy and the closed-loop control scheme are studied emphatically. Using PIN tube to detect high mirror leakage and high speed and high precision integration circuit, the real-time on-line detection with fast response, high precision and nondestructive is realized, and the working voltage is adjusted to compensate for the attenuation of laser pulse energy in combination with the closed loop control scheme. The system designed in this paper includes analog signal detection, discharge high voltage detection and protection, laser pulse energy detection multi-closed loop control. The intermediate conversion module is reduced, the response time is less than 6 Ms, the average error is less than 0.5, and the high precision analog quantity transmission and control are realized under the environment of strong electromagnetic interference. The high voltage protection system detects the current and every trigger pulse in real time, and the response time is less than 5 us. the closed loop control and the effective abnormal protection of the high voltage module are realized. The laser pulse energy detection system has been tested in 248nm and 308nm excimer laser system, and the circuit response time is 10us. it meets the application requirement of kHz high repetition frequency, and compares with Ophir external energy meter. The results of statistical analysis show good consistency, the laser system combines laser pulse energy detection and discharge high voltage control to realize effective constant energy mode operation, the energy mean value and energy fluctuation remain stable. To meet the needs of various laser applications.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN24

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1577457