Разработка, создание и исследование систем накачки лазеров на парах меди и эксимерного ArF на основе высоковольтного составного транзисторного коммутатора

• Автор: Малашин, Максим Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ГЕНЕРАТОРЫ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ НАНОСЕКУНДНЫХ
ИМПУЛЬСОВ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЛАЗЕРОВ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
1.1. Генераторы высоковольтных наносекундных импульсов на основе различных типов коммутирующих элементов
1.2. Системы питания лазеров на парах меди
1.3. Генерация высоковольтных наносекундных импульсов в системах питания эксимерного лазера
ГЛАВА 2. ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ НАНОСЕКУНДНЫХ
ИМПУЛЬСОВ ГІА ОСНОВЕ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ С ИЗОЛИРОВАННЫМ ЗАТВОРОМ
2.1. Высоковольтный твердотельный коммутатор
2.2. Генератор наносекундных импульсов на основе высоковольтного транзисторного коммутатора и магнитного компрессора
2.3. Расчет системы магнитного сжатия импульсов
ГЛАВА 3. СИСТЕМА ПИТАНИЯ ЛАЗЕРА НА ПАРАХ МЕДИ НА ОСНОВЕ
ТВЕРДОТЕЛЬНОГО КОММУТАТОРА
3.1. Структурная схема твердотельной системы накачки лазера на парах меди
3.2. Конструкция лазера на парах меди с твердотельной системой накачки
3.3. Оптимизация параметров системы питания лазера на парах меди
ГЛАВА 4. ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭКСИМЕРНОГО
ЛАЗЕРА НА ОСНОВЕ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ТВЕРДОТЕЛЬНОГО КОММУТАТОРА
4.1. Компьютерное моделирование работы генератора
4.2. Схема и конструкция генератора накачки эксимерного лазера
4.3. Результаты экспериментов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Традиционно в качестве высоковольтного коммутирующего элемента генераторов высоковольтных импульсов возбуждения электроразрядных газовых лазеров используются тиратроны [1-12] и вакуумные модуляторные лампы [13,14], однако эти приборы имеют целый ряд недостатков, которые ограничивают их применение при создании технологичных и надежных лазерных систем.
По мере развития полупроводниковых приборов появляется все больше работ, направленных на создание генератора импульсов возбуждения на основе низковольтной (1-2 кВ) полупроводниковой элементной базы. Недостатком таких схем на основе твердотельных ключей является использование-высоковольтного повышающего трансформатора, что ограничивает максимальную длительность импульса и скорость нарастания тока через коммутатор. В результате требуется применение большого числа звеньев магнитного сжатия, что в свою очередь приводит к большим потерям и низкому коэффициенту полезного действия генератора.
Лазеры и технологии на их основе уже стали неотъемлемой частью современного промышленно развитого мира. Они находят широкое применение в машиностроении, медицине, точном приборостроении, военной технике, технологиях передачи информации и многих других областях промышленности, науки и техники [15,16,17,18,19,20]. Среди различных типов квантовых генераторов, лазеры на парах меди и эксимерные АгР - лазеры занимают особое место, поскольку обладают набором уникальных характеристик.
Лазер на парах меди (ЛПМ) является одним из наиболее эффективных источников излучения в видимом диапазоне спектра среди всех известных на сегодняшний день газовых лазеров. ЛПМ имеет такое сочетание характеристик, которое делает его незаменимым в ряде областей науки,

ГЛАВА 2. ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ НАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ НА ОСНОВЕ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ С ИЗОЛИРОВАННЫМ ЗАТВОРОМ 2.1. Высоковольтный твердотельный коммутатор
Особенностью настоящей работы является применение быстродействующего высоковольтного твердотельного коммутатора на основе биполярных транзисторов с изолированным затвором для создания генератора высоковольтных наносекундных импульсов [112,113].
Предлагаемый коммутатор состоит из большого числа БТИЗ; соединенных последовательно. Для успешного функционирования коммутатора, требуется решить задачу синхронного управления затворами отдельных транзисторов, составляющих коммутатор. Кроме того, эмиитеры составляющих коммутатор БТИЗ находятся под потенциалом отличным1 от нулевого, возрастающим от более низкопотенциального вывода коммутатора к более высокопотенциальному.
Биполярный транзистор с изолированным затвором представляет собой полупроводниковый прибор объединяющий достоинства биполярных и полевых структур транзистора, его внутреннее устройство и эквивалентная электрическая схема представленны на рисунках 4, 5.
Как можно видеть из рисунков 4 и 5 БТИЗ можно представить как биполярный р-п-р транзистор эмиттер которого находится под более высоким потенциалом относительно его коллектора, при этом между базой и коллектором его включен полевой транзистор.
Присутствие в структуре БТИЗ паразитного п-р-п транзистора, может приводить к так называемому “триггерному эффекту”, когда падение напряжения на Б.р вызванное появлением коллекторного тока р-п-р транзистора