一种准分子激光器精准同步控制系统及方法与流程

本发明涉及激光器同步控制，特别涉及一种准分子激光器精准同步控制系统及方法。

背景技术：

1、目前，准分子激光器能够在紫外波段提供高能量、高峰值功率、高光束质量的激光输出，由于波长短、脉宽短、峰值功率高，在光刻与激光退火等有着重要应用。

2、准分子激光器同步性指的是多台激光器脉时序的精准性，现有技术通过fpga或者嵌入式单片机等手段虽可实现时序控制，但是针对多台的激光器激光脉冲信号的同步偏差控制精度不稳定，易影响后端工艺工况。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种准分子激光器精准同步控制系统及方法，以解决相关技术中现有多台激光器激光脉冲信号的同步偏差控制精度不稳定的技术问题。

2、第一方面，提供了一种准分子激光器精准同步控制系统，包括：主激光器、从激光器和稳态开关模块；

3、所述主激光器包括依次连接的主控制器、主电源和主放电腔，所述从激光器包括依次连接的从控制器、从电源和从放电腔，所述稳态开关模块同时与所述主电源和所述从电源连接；

4、所述主控制器输出充电电压和充电触发脉冲传输至所述主电源和从控制器，所述从控制器将所述充电电压和充电触发脉冲发送给从电源；

5、所述主电源和从电源分别用于根据所述充电电压和充电触发脉冲对所述主电源的主电容和所述从电源的从电容充电，当所述主电容充电完成后，所述主电源反馈充电完成信号；

6、所述稳态开关模块用于根据所述充电完成信号控制所述稳态开关模块的开关导通，然后控制所述主电容和所述从电容的充电电压之间保持稳态，并输出两个稳态完成信号分别传输至所述主控制器和从控制器，所述稳态为两个电容的充电电压的差值的绝对值小于预设差值时；

7、所述主控制器和从控制器分别用于根据稳态完成信号分别输出主放电触发信息和从放电触发信息给所述主电源和所述从电源，所述主电源和所述从电源分别控制所述主放电腔发射主激光脉冲信号和从放电腔发射从激光脉冲信号。

8、一些实施例中，所述稳态开关模块包括主控制开关、从控制开关、主三极管和从三极管；

9、所述主三极管的集电极与所述主电容的第一端连接，所述从三极管的集电极与所述从电容的第一端连接；

10、所述主控制开关的第一端与所述主三极管的基极连接、第二端与所述主控制器连接；

11、所述从控制开关的第一端与所述从三极管的基极连接、第二端与所述主控制器连接；

12、所述主三极管的发射极和所述从三极管的发射极连接；

13、所述主电容的第二端接地，所述从电容的第二端接地。

14、一些实施例中，所述主激光器还包括主能量采集模块；

15、所述主能量采集模块用于接收充电触发脉冲，并同步采集主激光脉冲信号，将主激光脉冲信号转化为主能量反馈信号；

16、所述主控制器用于接收所述主能量反馈信号，根据所述主能量反馈信号和主放电触发信息之间的时间差输出第一延时值，根据所述第一延时值更新下一充电电压和下一主放电触发信息。

17、一些实施例中，所述主激光器用于根据所述第一延时值计算得到下一充电电压，包括：

18、所述主控制器用于根据所述第一延时值采用查找表法计算得到下一充电电压。

19、一些实施例中，所述主激光器用于根据所述第一延时值计算得到下一充电电压，包括：

20、所述主控制器用于根据所述第一延时值采用支持向量回归算法计算得到下一充电电压。

21、一些实施例中，所述主激光器根据所述第一延时值更新下一主放电触发信息，包括：

22、所述主激光器用于根据所述第一延时值计算得到下一主放电触发信息中主放电脉冲的主延时调节值，根据所述主延时调节值计算主调节脉冲，根据所述主调节脉冲更新下一主放电触发信息中的主放电脉冲。

23、一些实施例中，所述从激光器还包括从能量采集模块；

24、所述从能量采集模块用于接收从控制器发送的充电触发脉冲，并同步采集从激光脉冲信号，将从激光脉冲信号转化为从能量反馈信号；

25、所述从控制器用于接收所述从能量反馈信号，根据所述从能量反馈信号和从放电触发信息之间的时间差输出第二延时值，根据所述第二延时值和所述下一充电电压更新下一从放电触发信息。

26、一些实施例中，所述从控制器用于根据所述第二延时值和所述下一充电电压更新下一从放电触发信息，包括：

27、所述从控制器用于根据所述第二延时值和所述下一充电电压计算得到下一从放电触发信息中从放电脉冲的从延时调节值，根据所述从延时调节值计算从调节脉冲，根据所述从调节脉冲更新下一从放电触发信息中的从放电脉冲。

28、一些实施例中，所述当所述主电源充电完成后，所述主电源反馈充电完成信号，所述稳态开关模块用于根据所述充电完成信号控制所述稳态开关模块的开关导通，包括：

29、所述主电源反馈充电完成信号给所述主控制器，所述主控制器收到所述充电完成信号后，发送开关导通信号给所述稳态开关模块；所述稳态开关模块用于根据所述开关导通信号控制所述稳态开关模块的开关导通。

30、第二方面，提供了一种准分子激光器精准同步控制方法，包括以下步骤：

31、步骤s10，主控制器输出充电电压和充电触发脉冲传输至主电源和从控制器，所述从控制器将所述充电电压和充电触发脉冲发送给从电源；

32、步骤s20，所述主电源和从电源分别用于根据所述充电电压和充电触发脉冲对所述主电源的主电容和所述从电源的从电容充电，当所述主电容充电完成后，所述主电源反馈充电完成信号；

33、步骤s30，稳态开关模块用于根据所述充电完成信号控制所述稳态开关模块的开关导通，然后控制所述主电容和所述从电容的充电电压之间保持稳态，并输出两个稳态完成信号分别传输至所述主控制器和从控制器，所述稳态为两个电容的充电电压的差值的绝对值小于预设差值时；

34、步骤s40，所述主控制器和从控制器分别用于根据稳态完成信号分别输出主放电触发信息和从放电触发信息给所述主电源和所述从电源，所述主电源和所述从电源分别控制主放电腔发射主激光脉冲信号和从放电腔发射从激光脉冲信号；

35、步骤s50，重复步骤s10～步骤s40，直至主激光器和从激光器停止工作。

36、本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

37、本发明实施例提供了一种准分子激光器精准同步控制系统及方法，所述控制系统设有稳态开关模块，在所述主激光器的主电源的主电容充电完成后，将所述稳态开关模块的开关导通，使得所述主电容和所述从电容的充电电压基本一致，弱化后续磁开关的磁压缩时间影响，使得主激光器和从激光器的激光脉冲信号的同步偏差得到有效控制，实现主激光器和从激光器的激光脉冲信号的同步偏差不超过5ns，控制精准稳定，不影响后端工艺。

技术特征：

1.一种准分子激光器精准同步控制系统，其特征在于，包括：主激光器、从激光器和稳态开关模块；

2.根据权利要求1所述的准分子激光器精准同步控制系统，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的准分子激光器精准同步控制系统，其特征在于，所述主激光器还包括主能量采集模块；

4.根据权利要求3所述的准分子激光器精准同步控制系统，其特征在于，所述主激光器用于根据所述第一延时值更新下一充电电压，包括：

5.根据权利要求3所述的准分子激光器精准同步控制系统，其特征在于，所述主激光器用于根据所述第一延时值更新下一充电电压，包括：

6.根据权利要求3所述的准分子激光器精准同步控制系统，其特征在于，所述主激光器根据所述第一延时值更新下一主放电触发信息，包括：

7.根据权利要求3所述的准分子激光器精准同步控制系统，其特征在于，所述从激光器还包括从能量采集模块；

8.根据权利要求7所述的准分子激光器精准同步控制系统，其特征在于，所述从控制器用于根据所述第二延时值和所述下一充电电压更新下一从放电触发信息，包括：

9.根据权利要求1所述的准分子激光器精准同步控制系统，其特征在于，所述当所述主电源充电完成后，所述主电源反馈充电完成信号，所述稳态开关模块用于根据所述充电完成信号控制所述稳态开关模块的开关导通，包括：

10.一种准分子激光器精准同步控制方法，使用权利要求1所述的准分子激光器精准同步控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种准分子激光器精准同步控制系统及方法，涉及激光器同步控制技术领域，包括：主激光器、从激光器和稳态开关模块；主电源和从电源根据充电电压和充电触发脉冲对主电容和从电容充电，主电容充电完成后，反馈充电完成信号；稳态开关模块根据充电完成信号控制稳态开关模块的开关导通，使主电容和从电容的充电电压保持稳态，输出稳态完成信号；主控制器和从控制器根据稳态完成信号输出主、从放电触发信息，以发射主、从激光脉冲信号。本发明通过稳态开关模块使主电容和从电容的充电电压基本一致，弱化后续磁开关的磁压缩时间影响，并结合主激光器和从激光器自身的延时调节，使主激光器和从激光器的激光脉冲信号的同步偏差得到控制。

技术研发人员：李术功
受保护的技术使用者：北京精亦光电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15