激光輸出脈沖形狀和功率控制的制作方法
【專利摘要】為了保持由RF提供能量的封閉擴(kuò)散冷卻脈沖型CO2氣體放電激光器(160)中的恒定的激光輸出脈沖功率，每個(gè)激光輸出脈沖由更短RF脈沖的串或序列產(chǎn)生。當(dāng)激光輸出脈沖(176)之間的時(shí)間變得足夠短到使得一個(gè)脈沖中的功率可通過(guò)前面的脈沖的氣體放電加熱效應(yīng)減小時(shí)，通過(guò)改變序列中的脈沖的的持續(xù)時(shí)間或占空比來(lái)改變RF脈沖串(164)中的能量，由此保持激光輸出脈沖中的輸出脈沖功率恒定。任意序列中的RF脈沖可具有不同持續(xù)時(shí)間以調(diào)整相應(yīng)激光輸出脈沖的時(shí)域形狀。
【專利說(shuō)明】脈沖型002激光輸出脈沖形狀和功率控制

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及由射頻(酌提供能量的脈沖型二氧化碳((?)氣體放電激光器中的輸出功率控制。本發(fā)明具體涉及在激光輸出脈沖間提供恒定功率，以及控制該激光器的輸出脈沖的時(shí)域形狀。

【背景技術(shù)】
[0002]在由即提供能量的封閉擴(kuò)散冷卻脈沖型(?氣體放電激光器中，如果脈沖之間的時(shí)間變得足夠短，則擴(kuò)散冷卻將變成主導(dǎo)，從而導(dǎo)致(?激光氣體混合物中的溫度上升。這會(huì)影響到輸出脈沖的特征，尤其是輸出脈沖的上升沿和下降沿。這會(huì)導(dǎo)致脈沖間的功率不一致以及由此導(dǎo)致的平均功率的變化。典型的激光氣體混合物包括比例大約為80:10:10的氦氣(?)、氮?dú)?隊(duì))和⑶2。
[0003]圖1八和圖18提供了時(shí)序圖，其比較了由即脈沖(圖1八)提供能量的現(xiàn)有技術(shù)的擴(kuò)散冷卻(?氣體放電激光器以及從該激光器獲得的激光輸出脈沖(圖18)之間的關(guān)系。假設(shè)激光器被調(diào)諧成在大約10.6微米化一的波長(zhǎng)下操作。即脈沖從時(shí)間、開(kāi)始并且在時(shí)間&結(jié)束。如此處所示，即脈沖具有大約100微米或者更長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間。
[0004]一開(kāi)始沒(méi)有激光輸出，因?yàn)榧す鈿怏w混合物中的隊(duì)需要時(shí)間才能被即激勵(lì)并隨后通過(guò)碰撞將該能量傳遞給在相對(duì)短的時(shí)間之后，激光氣體混合物中存在一個(gè)初始增益峰值(功率峰值)，其在時(shí)間\下落到大致為0。由于非常短的持續(xù)時(shí)間的原因，該功率峰值中的能量從處理角度來(lái)說(shuō)并不顯著。功率峰值之后，激光輸出功率逐步提高。提高功率的該時(shí)間段在圖18中被指定為在該時(shí)間期間，氣體混合物的溫度上升，而且在時(shí)間七2，由于針對(duì)10.6 ^ 0波長(zhǎng)以及針對(duì)大約9.6 ^ “假設(shè)激光器諧振腔在此未被調(diào)諧)處的另一激光波長(zhǎng)的能量轉(zhuǎn)換之間的競(jìng)爭(zhēng)，增益(對(duì)激光器進(jìn)行調(diào)諧的10.6 9 0(?波長(zhǎng)處)開(kāi)始逐漸下落。增益下降的物理現(xiàn)象的詳細(xì)描述對(duì)于理解本發(fā)明的原理不是必要的，在此未予描述。10.6^.11的功率的這個(gè)逐漸下降時(shí)間段，由于激光氣體混合物的加熱，而在圖18中被指定為時(shí)間段在時(shí)間&，當(dāng)即脈沖結(jié)束時(shí)，增益以及激光脈沖功率在圖18中被指定時(shí)間段^的下降時(shí)間內(nèi)成指數(shù)地朝著0下降。
[0005]如果脈沖脈沖持續(xù)時(shí)間足夠短，則可以避免圖18中所示的單獨(dú)的激光脈沖中的氣體加熱效應(yīng)。然而，在其中脈沖間存在足夠短的持續(xù)時(shí)間的激光脈沖串中，氣體加熱仍將發(fā)生，但是該效應(yīng)將以不同方式呈現(xiàn)，這將在下面進(jìn)行描述。
[0006]圖2八和圖28提供了時(shí)序圖，其比較了三個(gè)即脈沖8吧和(^ (圖2八)的串與分別得到的激光輸出脈沖咦邋和1之間的關(guān)系。在此假設(shè)以在脈沖之間提供0.15毫秒(1118)級(jí)別的時(shí)間I的脈沖重復(fù)頻率？來(lái)傳遞即脈沖。脈沖持續(xù)時(shí)間(1)被假設(shè)為大約25微秒(^8)。該脈沖持續(xù)時(shí)間足夠短，由此避免了圖18的〖0的影響。然而，脈沖之間的時(shí)間足夠短而使得激光氣體不會(huì)回到一個(gè)脈沖在下一個(gè)脈沖開(kāi)始之前開(kāi)始的溫度。其結(jié)果就是，脈沖8,的峰值功率？ 12小于脈沖4 ,的峰值功率？…而且脈沖匕的峰值功率？ 13小于脈沖4的峰值功率？ 12。這種峰值功率沿脈沖的下降持續(xù)，直到到達(dá)穩(wěn)態(tài)氣體加熱狀態(tài)。在脈沖間的示例性的0.151118的情況下，對(duì)于大約100101^的激光氣體壓力，在傳遞了大約7個(gè)脈沖之前，這可能不會(huì)出現(xiàn)。
[0007]圖3是示意性地圖示出作為現(xiàn)有技術(shù)的擴(kuò)散冷卻(?激光器中的脈沖間時(shí)間的函數(shù)的，隔離的激光輸出脈沖對(duì)之間的測(cè)得的幅值比(由菱形表示)的示圖。圓圈表示與3千赫茲(紐2)的脈沖重復(fù)頻率相對(duì)應(yīng)的脈沖分隔時(shí)間。在這種情況下的班7脈沖持續(xù)時(shí)間(激勵(lì)脈沖)為大約25 ^ 8，但是持續(xù)時(shí)間為50 ^ 8的即脈沖也能獲得類似的結(jié)果?？梢钥闯觯?dāng)脈沖之間的時(shí)間介于大約750和1000微秒或更大之間時(shí)，持續(xù)脈沖的幅值變得大致相等。
[0008]對(duì)于精細(xì)的激光器機(jī)械加工操作，例如印制電路板⑴⑶)中通孔的激光鉆孔，保持脈沖與脈沖之間的一致性是很重要的。脈沖不一致性的開(kāi)端定義了可使用的脈沖重復(fù)率的上限，由此定義了操作吞吐量的極限。在大多數(shù)情況下，穩(wěn)態(tài)狀態(tài)不是個(gè)選擇，因?yàn)榫唧w的鉆孔序列要求不規(guī)則間隔的待命脈沖。所以，需要一種能夠保持按需觸發(fā)的間隔相對(duì)短的激光輸出脈沖的脈沖與脈沖之間的一致性的方法和設(shè)備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明涉及一種操作氣體放電激光器的方法，用于提供激光輸出脈沖形式的激光器輸出。激光器包括由射頻電源(即--)供電的隔開(kāi)的氣體放電電極，其中激光器諧振腔形成在氣體放電電極之間。
[0010]在本發(fā)明的一個(gè)方面中，該方法包括:將第一即脈沖串從即？3傳遞至氣體放電電極以便為激光器諧振腔提供能量。第一串中的即脈沖在時(shí)間上間隔開(kāi)的時(shí)間足夠短到使得激光器諧振腔能夠以仿佛第一即脈沖串是單個(gè)即脈沖的方式響應(yīng)第一即脈沖串，由此激光器諧振腔響應(yīng)于第一即脈沖串的能量提供而傳遞第一激光輸出脈沖。
[0011〕 在另一個(gè)方面中，方法可進(jìn)一步包括:在傳遞第一即脈沖串之后，將第二即脈沖串從即？3傳遞至氣體放電電極以便為激光器諧振腔提供能量。第二即脈沖串中的即脈沖在時(shí)間上間隔開(kāi)的時(shí)間也足夠短到使得激光器諧振腔能夠以仿佛第二即脈沖串是單個(gè)尺？脈沖的方式響應(yīng)第二即脈沖串，由此在傳遞第一個(gè)單個(gè)激光輸出脈沖之后，激光器諧振腔響應(yīng)于第二即脈沖串的能量提供而傳遞第二激光輸出脈沖。第二串中的即脈沖的持續(xù)時(shí)間和數(shù)量中的一個(gè)被選擇成使得第一和第二激光輸出脈沖具有大約相等的功率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1八和圖18形成了示意性地圖示出現(xiàn)有技術(shù)的擴(kuò)散冷卻(?激光器中的作為即脈沖的時(shí)間的函數(shù)的功率與相應(yīng)激光輸出脈沖之間的關(guān)系的時(shí)序圖。
[0013]圖2八和圖28形成了示意性地圖示出現(xiàn)有技術(shù)的擴(kuò)散冷卻(?激光器中的作為即脈沖串的時(shí)間的函數(shù)的功率與相應(yīng)激光輸出脈沖串之間的關(guān)系的時(shí)序圖，其中峰值脈沖功率由于即脈沖的激光氣體加熱而沿脈沖依次減小。
[0014]圖3是示意性地圖示出現(xiàn)有技術(shù)的擴(kuò)散冷卻(?激光器中作為脈沖間時(shí)間的函數(shù)的隔開(kāi)的激光輸出脈沖對(duì)之間的測(cè)得的幅值比的示圖。
[0015]圖4八是示意性地圖示出第一和第二連續(xù)的現(xiàn)有技術(shù)的即激勵(lì)脈沖的示圖，其中假設(shè)它們之間的時(shí)間足夠短以使得在相應(yīng)激光輸出脈沖中導(dǎo)致圖28的峰值功率下降。
[0016]圖48是示意性地圖示出根據(jù)本發(fā)明的脈沖內(nèi)調(diào)制的示圖，其中圖4八的現(xiàn)有技術(shù)的激光脈沖由更短脈沖(也具有相等的持續(xù)時(shí)間)的連續(xù)的持續(xù)時(shí)間相等的第一和第二串代替，但是其中更短脈沖的第二串的脈沖重復(fù)頻率被增大以通過(guò)在第二串中包含比第一串更短的脈沖來(lái)補(bǔ)償圖28的峰值功率下降效應(yīng)。
[0017]圖扣是示意性地圖示出根據(jù)本發(fā)明的脈沖內(nèi)調(diào)制的示圖，其中圖4八的現(xiàn)有技術(shù)的激光脈沖由更短脈沖的連續(xù)的持續(xù)時(shí)間相等的第一和第二串代替，其中每個(gè)串中具有相同數(shù)量的脈沖，但是第二串中的脈沖具有比第一串中的脈沖更長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間以補(bǔ)償圖28的峰值功率下降效應(yīng)。
[0018]圖40是示意性地圖示出與圖扣類似的根據(jù)本發(fā)明的脈沖內(nèi)調(diào)制的示圖，但是其中它的每個(gè)串中的第一脈沖具有比該串中的其它脈沖更長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間，以便減小脈沖串產(chǎn)生的相應(yīng)激光脈沖的上升時(shí)間。
[0019]圖5是示意性地圖示出25微秒長(zhǎng)的即脈沖串產(chǎn)生的測(cè)得的激光脈沖的示波器描跡的再現(xiàn)，該即脈沖串類似于圖40的脈沖串但是其中在更長(zhǎng)的第一子脈沖之后存在12個(gè)子脈沖。
[0020]圖6是示意性地圖示出用于產(chǎn)生圖5的激光脈沖的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的高級(jí)電路圖。
[0021]圖7是示意性地圖示出根據(jù)本發(fā)明的通過(guò)脈沖內(nèi)調(diào)制實(shí)現(xiàn)脈沖功率控制的裝置的一個(gè)實(shí)例的高級(jí)電路圖。
[0022]圖7八示意性地圖示出結(jié)合了圖7的裝置的氣體放電激光器。
[0023]圖8188,8(:和80是示意性地圖示出圖7的裝置的操作的一個(gè)模式的示圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]圖48、扣和40示意性地圖示出根據(jù)本發(fā)明的即激勵(lì)脈沖的脈沖間調(diào)制的三個(gè)不同實(shí)施例。圖4八被提供用于比較圖48-0并示意性地圖示出第一和第二連續(xù)未調(diào)制(現(xiàn)有技術(shù)的)1?7脈沖？1和？2，圖48-0的調(diào)制的脈沖串可與之比較。在圖4八中，每個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的未調(diào)制脈沖具有相同的持續(xù)時(shí)間1\。脈沖？1的結(jié)尾與脈沖？2的起始之間存在時(shí)間I。脈沖重復(fù)時(shí)間段為等于1/的？即。從的優(yōu)選值介于大約25 ^ 8和大約50 4 8之間。18的優(yōu)選值大于大約200 4 8。
[0025]出于說(shuō)明的目的，假設(shè)時(shí)間處于大約750^ 8或更小的范圍內(nèi)，其中激光輸出脈沖的功率在前一個(gè)脈沖的產(chǎn)生期間通過(guò)上述氣體加熱而減小(參見(jiàn)圖3)。假設(shè)已經(jīng)通過(guò)將連續(xù)脈沖的測(cè)得的功率比列成表作為圖3所示的脈沖間時(shí)間段18的函數(shù)而形成查找表。
[0026]在本發(fā)明的脈沖間調(diào)制方案中，在其實(shí)施例中，現(xiàn)有技術(shù)的未調(diào)制的(連續(xù)的)脈沖由子脈沖序列或串代替，其中子脈沖之間的時(shí)間足夠短以使得激光器以仿佛該串是單個(gè)持續(xù)脈沖的方式響應(yīng)脈沖串。為了讓這種情況發(fā)生，子脈沖的脈沖間的時(shí)間段應(yīng)該為大約1^8。脈沖串可被看作是具有方形調(diào)制包絡(luò)和100%調(diào)制深度的具有該脈沖串的持續(xù)時(shí)間的調(diào)制的脈沖。這用于改變由脈沖寬度調(diào)制或變化方便地進(jìn)行如此調(diào)制的脈沖的功率。
[0027]在圖48的實(shí)施例中，圖4八的持續(xù)脈沖？1由具有相同幅值的五個(gè)子脈沖的串？1\代替。脈沖都具有相同的(子脈沖高)持續(xù)時(shí)間I和相同的脈沖間(子脈沖低)持續(xù)時(shí)間丁2，脈沖串中的調(diào)制的百分比占空比為100*1/(1+1^。根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定的查找表和對(duì)的了解，可以確定連續(xù)的脈沖串(與串具有相同的持續(xù)時(shí)間)中必須具有多少額外的功率以使得連續(xù)的脈沖串產(chǎn)生的連續(xù)的激光脈沖具有相同功率。在此，假設(shè)必須具有？丁 ,的功率的1.2倍以使得相應(yīng)激光脈沖具有相等功率。為了實(shí)現(xiàn)這種情況，？是串的持續(xù)時(shí)間相同的具有與的子脈沖相同的持續(xù)時(shí)間和幅值的六個(gè)子脈沖的串。這就在串中通過(guò)提供額外的子脈沖而提供了附加的功率，從而有效地使得？的占空比增大了系數(shù)1.2(有理分?jǐn)?shù)形式為6/5)。
[0028]在圖4(:的實(shí)施例中，圖4八的連續(xù)脈沖？1再次被前面討論的具有相等幅值和持續(xù)時(shí)間的五個(gè)子脈沖的串代替。第二脈沖串具有相同下的與串相同數(shù)量的子脈沖，但是？I。中的子脈沖的持續(xù)時(shí)間(時(shí)間上的“寬度”)以1.2的系數(shù)增大以提供附加的即能量來(lái)保持激光脈沖功率恒定。同樣的，由于的持續(xù)時(shí)間與4相同，。的占空比是？的1.2。
[0029]在圖40的實(shí)施例中，脈沖？1被脈沖串代替，脈沖串？1 包括具有持續(xù)時(shí)間丁 0的初始子脈沖3？1，持續(xù)時(shí)間I相對(duì)于該串的持續(xù)時(shí)間相對(duì)長(zhǎng)，例如大約該串的持續(xù)時(shí)間的一半。剩下的子脈沖具有堪與圖48和扣的實(shí)施例中的子脈沖脈沖的持續(xù)時(shí)間和占空比相比的持續(xù)時(shí)間和占空比。此處，子脈沖被指定為具有持續(xù)時(shí)間I。
[0030]初始串？I具有相對(duì)長(zhǎng)的子脈沖的原因是為了增大相應(yīng)激光脈沖的前導(dǎo)邊緣中的功率，以便將時(shí)域形狀提供給激光脈沖，其與圖28的“尖峰”脈沖相比是“方形”或“矩形”。在某些激光器處理操作中，該“方形”或“矩形”脈沖是期望的。該脈沖內(nèi)調(diào)制方案是有用的，即使在其中激光輸出脈沖在時(shí)間上的分隔足夠長(zhǎng)以使得相同調(diào)制可被應(yīng)用至后續(xù)脈沖的情況。然而，如果要求校正，這可通過(guò)成比例地增大下一個(gè)激勵(lì)脈沖串中的所有子脈沖的持續(xù)時(shí)間來(lái)提供。這在圖40中進(jìn)行了圖示，其中串？12中的所有子脈沖的持續(xù)時(shí)間增大了系數(shù)1.2。
[0031]在此應(yīng)該注意的是，圖4八-0中示意性地示出的脈沖和子脈沖實(shí)際上是電源的尺？頻率振蕩(未示出)的包絡(luò)。該即頻率一般在100兆赫茲(冊(cè)12)的級(jí)別，即，振蕩周期處于0.01 9 8的級(jí)別。
[0032]圖5是示意性地圖示出25微秒長(zhǎng)的即脈沖串產(chǎn)生的測(cè)得的激光脈沖的示波器描跡的再現(xiàn)，該即脈沖串包括持續(xù)時(shí)間為13^8的初始子脈沖以及后續(xù)的以65 %的占空比傳遞的十二個(gè)子脈沖。前面討論的脈沖開(kāi)始處的“增益峰尖”效應(yīng)很清楚明顯并且真實(shí)。脈沖的“平坦”部分的明顯的調(diào)制是用于脈沖測(cè)量的檢測(cè)器的電子噪聲或“環(huán)狀剝皮”，而且并不實(shí)際地出現(xiàn)在激光脈沖中。不是激光器來(lái)響應(yīng)調(diào)制的即脈沖串。
[0033]用于產(chǎn)生圖5的脈沖的實(shí)驗(yàn)設(shè)備100被示意地圖示在圖6中。脈沖延遲發(fā)生器102被用于分別從終端八和8中產(chǎn)生兩個(gè)同步的脈沖104和106。脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖的分隔是可調(diào)節(jié)的。延遲發(fā)生器是加州的森尼韋爾市的1？68681~011 $781:61118公司生產(chǎn)的10(161 0(^535發(fā)生器。脈沖104比脈沖106先被發(fā)射。脈沖的從終端八開(kāi)始的持續(xù)時(shí)間被選擇成脈沖串中的初始長(zhǎng)子脈沖的期望的持續(xù)時(shí)間(對(duì)于圖40中的串，為持續(xù)時(shí)間丁。)。
[0034]脈沖106被用來(lái)觸發(fā)函數(shù)發(fā)生器100。所采用的函數(shù)發(fā)生器是可從加州的森尼韋爾市的八8116社公司獲得的10(161價(jià)).33220八函數(shù)發(fā)生器。函數(shù)發(fā)生器被調(diào)節(jié)成發(fā)射具有相對(duì)于I。的持續(xù)時(shí)間(對(duì)于圖40的串？10，為持續(xù)時(shí)間1)的脈沖(此處為3個(gè)脈沖)的串。持續(xù)時(shí)間I以及脈沖串的所選的占空比和持續(xù)時(shí)間確定了脈沖內(nèi)持續(xù)時(shí)間(對(duì)于圖40中的串為持續(xù)時(shí)間1)。脈沖串在、之后在時(shí)間被脈沖106觸發(fā)而且表現(xiàn)為圖5中的脈沖串112。脈沖104與脈沖串112連接至反向連接的二極管108和114。脈沖串在二極管之間的節(jié)點(diǎn)116加和以提供脈沖串118(等效于圖40中的脈沖串，其被用于命令來(lái)自連接至激光器的放電電極的即？3120的即脈沖。
[0035]在此應(yīng)該注意的是，圖6的實(shí)驗(yàn)電路僅僅能夠形成圖40所示的用于“擺正”激光輸出脈沖的類型的調(diào)制的脈沖(脈沖串)。對(duì)于通過(guò)本發(fā)明的脈沖內(nèi)調(diào)制在圖48-0的任意模式下實(shí)現(xiàn)脈沖間輸出功率控制，該電路不具有任何限制規(guī)定。
[0036]圖7是高級(jí)電路圖130，其示意性地圖示出用于根據(jù)本發(fā)明的脈沖內(nèi)調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖間的脈沖功率控制的裝置的一個(gè)示例。下文將參考圖8188,8(:^ 80以及圖4八和圖40給出裝置的說(shuō)明。在說(shuō)明中，已經(jīng)產(chǎn)生了圖40所示的“擺正”類型的假設(shè)子脈沖串，例如子脈沖串
[0037]在終端132，用于提供的(來(lái)自？0、微處理器等)的脈沖命令134被提供。命令134可相當(dāng)于具有類似命令的圖4八的現(xiàn)有技術(shù)的(未調(diào)制的)脈沖？2，對(duì)應(yīng)于之前已經(jīng)傳遞的圖4八的脈沖？1。脈沖134在節(jié)點(diǎn)136被分成與八冊(cè)門(mén)138的一個(gè)輸入相連的一部分、與關(guān)斷時(shí)間測(cè)量電路140相連的另一部分以及與斜坡發(fā)生器142相連的另一部分，斜坡發(fā)生器142具有包括如上所述的將脈沖命令間的時(shí)間關(guān)聯(lián)至脈沖串占空比的數(shù)據(jù)的查找表(1^1)。命令脈沖的又一部分被連接至高頻脈沖發(fā)生器144以及啟動(dòng)計(jì)時(shí)器146。命令脈沖134的持續(xù)時(shí)間確定了與命令相對(duì)應(yīng)的子脈沖的串(例如圖40的子脈沖串的持續(xù)時(shí)間。
[0038]關(guān)斷時(shí)間測(cè)量電路140測(cè)量了前一脈沖命令結(jié)束之后經(jīng)歷的時(shí)間其被傳遞至電路142，該電路根據(jù)存儲(chǔ)的確定占空比值。占空比值被要求來(lái)利用前一子脈沖串(圖40的所傳遞的功率來(lái)均衡將被傳遞的子脈沖串(圖40的中的功率。所需的占空比值被發(fā)送至高頻脈沖發(fā)生器144。占空比值被解釋為串中的子脈沖的？即的所需要的增大(如圖48所示)或者解釋為串中的子脈沖的持續(xù)時(shí)間的增大(圖扣和40)。無(wú)論實(shí)現(xiàn)哪種方法，脈沖發(fā)生器144響應(yīng)于接收到命令脈沖134的一部分而發(fā)射具有所選？尺？或者對(duì)應(yīng)于期望子脈沖串中的脈沖的脈沖間持續(xù)時(shí)間的持續(xù)時(shí)間的負(fù)走向脈沖(對(duì)應(yīng)于所需子脈沖)的串148。
[0039]響應(yīng)于接收到命令脈沖134的一部分，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器146產(chǎn)生負(fù)走向脈沖150，其持續(xù)時(shí)間對(duì)應(yīng)于子脈沖串中擴(kuò)展的初始脈沖。脈沖150的持續(xù)時(shí)間可在子脈沖串之間恒定或利用來(lái)自[爪110的從高頻脈沖發(fā)生器144中繼的占空比或脈沖持續(xù)時(shí)間數(shù)據(jù)而在脈沖串之間被調(diào)節(jié)。負(fù)走向脈沖串148和脈沖150被連接至01？門(mén)152的單獨(dú)的輸入。當(dāng)來(lái)自任一脈沖的信號(hào)出現(xiàn)在01？門(mén)的兩個(gè)輸入之一上時(shí)，向八冊(cè)門(mén)的另一輸入提供輸出信號(hào)。八冊(cè)門(mén)的輸出是與圖40的子脈沖？12類似的子脈沖串154。該子脈沖串結(jié)束于命令脈沖134的下降沿，其還在預(yù)計(jì)到另一脈沖命令時(shí)重置了脈沖發(fā)生器144和啟動(dòng)計(jì)時(shí)器146。
[0040]圖7八示意性地圖示出根據(jù)本發(fā)明的并入了氣體放電激光器160的圖7八的命令脈沖調(diào)制電路。來(lái)自電路130的脈沖串(調(diào)制的命令脈沖)154被傳遞至即？3162。響應(yīng)于接收到調(diào)制的命令脈沖，即?3將相應(yīng)的即子脈沖串，即調(diào)制的即脈沖，傳遞至包括活動(dòng)電極或“熱”電極168和接地電極170的電極組件166。該串中的脈沖可被特征化為激勵(lì)脈沖。尺？？3 162包括阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)來(lái)使得即？3的輸出阻抗匹配電極的阻抗，如本領(lǐng)域已知的那樣。激光器諧振腔(在此為不穩(wěn)定激光器諧振腔)形成在鏡172和174之間。電極和諧振腔是包含激光氣體混合物的殼體(未示出)，如本領(lǐng)域已知的那樣。如上所述，在本發(fā)明的方法中，子脈沖之間的時(shí)間足夠短，以使得由子脈沖串提供能量的激光氣體混合物做出響應(yīng)，就好象子脈沖串是一個(gè)持續(xù)脈沖。由此，激光器諧振腔響應(yīng)于子脈沖串164的能量提供而僅僅提供單個(gè)激光輸出脈沖176。
[0041]在此應(yīng)該注意的是，圖7的電路示例僅僅是用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的脈沖內(nèi)調(diào)制方法的電路的一個(gè)示例。根據(jù)本文中的該電路的描述以及本發(fā)明的脈沖內(nèi)調(diào)制方法的描述，電子領(lǐng)域的技術(shù)人員可設(shè)想出其它電路來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
[0042]總之，在此就優(yōu)選實(shí)施例和其它實(shí)施例描述了本發(fā)明。然而，本發(fā)明并不限于在此所描述和描繪的實(shí)施例。相反，本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求限制。
【權(quán)利要求】
1.一種操作氣體放電激光器的方法，用于提供激光輸出脈沖形式的激光器輸出，激光器包括由射頻電源(RFPS)供電的隔開(kāi)的氣體放電電極，其中激光器諧振腔形成在氣體放電電極之間，所述方法包括: 將第一 RF脈沖串從RFPS傳遞至氣體放電電極以便為激光器諧振腔提供能量，所述串中的每個(gè)脈沖包括多個(gè)RF能量周期，第一 RF脈沖串中的RF脈沖在時(shí)間上間隔開(kāi)的時(shí)間足夠短到使得激光器諧振腔能夠以仿佛第一 RF脈沖串是單個(gè)RF脈沖的方式響應(yīng)第一 RF脈沖串，由此激光器諧振腔響應(yīng)于第一 RF脈沖串的能量提供而傳遞第一激光輸出脈沖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第一RF脈沖串包括具有第一持續(xù)時(shí)間的初始脈沖以及后續(xù)的具有比第一持續(xù)時(shí)間短的第二持續(xù)時(shí)間的多個(gè)脈沖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第一串中的所有RF脈沖具有相同的持續(xù)時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括:在傳遞第一RF脈沖串之后，將第二 RF脈沖串從RFPS傳遞至氣體放電電極以便為激光器諧振腔提供能量，第二串中的每個(gè)脈沖包括多個(gè)RF能量周期，第二 RF脈沖串中的RF脈沖在時(shí)間上間隔開(kāi)的時(shí)間足夠短到使得激光器諧振腔能夠以仿佛第二 RF脈沖串是單個(gè)RF脈沖的方式響應(yīng)第二 RF脈沖串，由此在傳遞第一個(gè)單個(gè)激光輸出脈沖之后，激光器諧振腔響應(yīng)于第二 RF脈沖串的能量提供而傳遞第二激光輸出脈沖，而且其中第二串中的RF脈沖的持續(xù)時(shí)間和數(shù)量中的一個(gè)被選擇成使得第一和第二激光輸出脈沖具有大約相等的功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中第一和第二RF脈沖串具有大約相同的持續(xù)時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中第一和第二RF脈沖串中具有相同數(shù)量的脈沖。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中第一串中的RF脈沖具有第一持續(xù)時(shí)間，第二串中的RF脈沖具有第二持續(xù)時(shí)間，其中第二持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于第一持續(xù)時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中第一RF脈沖串包括具有第一持續(xù)時(shí)間的初始脈沖以及后續(xù)的每個(gè)都具有第二持續(xù)時(shí)間的多個(gè)脈沖，而且第二 RF脈沖串包括具有第三持續(xù)時(shí)間的初始脈沖以及后續(xù)的每個(gè)都具有第四持續(xù)時(shí)間的多個(gè)脈沖，而且其中第三持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于第一持續(xù)時(shí)間，而且第四持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于第二持續(xù)時(shí)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中第一和第二串中的RF脈沖的持續(xù)時(shí)間相同，而且第二串中的脈沖數(shù)量大于第一串中的脈沖數(shù)量。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中對(duì)第二串中的RF脈沖的數(shù)量或持續(xù)時(shí)間的選擇取決于第一激光輸出脈沖的結(jié)尾與第二激光輸出脈沖的起始之間的時(shí)間。
11.一種氣體放電激光器設(shè)備，包括: 隔開(kāi)的放電電極； 在放電電極之間延伸的激光器諧振腔； 射頻電源(RFPS)，其連接至放電電極以便為激光器諧振腔提供能量； 連接至RFPS的電子電路，所述電子電路被配置并布置成接收第一命令脈沖，將命令脈沖轉(zhuǎn)換成第一命令脈沖串，而且將第一命令脈沖串傳遞至RFPS，由此使得RFPS將相應(yīng)的第一RF激勵(lì)脈沖串傳遞至激光器諧振腔，其中RF激勵(lì)脈沖之間的時(shí)間上的間隔足夠短到使得激光器諧振腔能夠以仿佛第一激勵(lì)脈沖串是單個(gè)RF激勵(lì)脈沖的方式響應(yīng)第一激勵(lì)脈沖串，由此激光器諧振腔響應(yīng)于第一 RF激勵(lì)脈沖串的能量提供而傳遞第一單個(gè)激光輸出脈沖。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中電子電路被進(jìn)一步配置并布置成在接收第一命令脈沖之后接收第二命令脈沖，確定第一命令脈沖的結(jié)尾與第二命令脈沖的起始之間的時(shí)間，將第二命令脈沖轉(zhuǎn)換成第二命令脈沖串，而且將第二命令脈沖串傳遞至RFPS，由此使得RFPS將相應(yīng)的第二 RF激勵(lì)脈沖串傳遞至激光器諧振腔，其中RF激勵(lì)脈沖之間的時(shí)間上的間隔足夠短到使得激光器諧振腔以仿佛第二激勵(lì)脈沖串是單個(gè)RF激勵(lì)脈沖的方式響應(yīng)第二激勵(lì)脈沖串，由此激光器諧振腔響應(yīng)于第二 RF激勵(lì)脈沖串的能量提供而傳遞第二單個(gè)激光輸出脈沖，而且其中根據(jù)第一命令脈沖的結(jié)尾與第二命令脈沖的起始之間的確定的時(shí)間來(lái)選擇第二命令脈沖串和第二 RF激勵(lì)脈沖串中的脈沖的數(shù)量和持續(xù)時(shí)間中的一個(gè)，由此使得第一和第二激光輸出脈沖具有大致相等的功率。
13.一種操作氣體激光器的方法，所述激光器包括與用于激勵(lì)電極之間的氣體的射頻(RF)電源連接的電極，所述方法包括步驟: 形成產(chǎn)生第一激光脈沖的命令； 響應(yīng)于所述命令而產(chǎn)生第一激光脈沖，將RF能量的第一包絡(luò)傳遞至電極，第一包絡(luò)包括第一脈沖串，所述串中的每個(gè)脈沖包括多個(gè)RF能量周期； 形成產(chǎn)生第二激光脈沖的命令；以及 響應(yīng)于所述命令而產(chǎn)生第二激光脈沖，將RF能量的第二包絡(luò)傳遞至電極，其中第一和第二包絡(luò)具有大約相等的持續(xù)時(shí)間，第二包絡(luò)包括第二脈沖串，所述串中的每個(gè)脈沖包括多個(gè)RF能量周期，而且其中如果第一激光脈沖的結(jié)尾與產(chǎn)生第二激光脈沖的第二命令的開(kāi)始之間的時(shí)間短于預(yù)定時(shí)間段，則增大第二脈沖串中的脈沖的占空比以使得第二激光脈沖中的能量更貼近地匹配第一激光脈沖中的能量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中第二脈沖串中的占空比增大一個(gè)與第一激光脈沖的結(jié)尾和產(chǎn)生第二激光脈沖的第二命令的產(chǎn)生之間的時(shí)間成反比的量。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述預(yù)定時(shí)間段對(duì)應(yīng)于其中在第一和第二脈沖串的的占空比保持不變的情況下第二激光脈沖具有與第一激光脈沖大約相等的能量的最短時(shí)間。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中通過(guò)增大第二脈沖串中的脈沖數(shù)量來(lái)增大第二脈沖串的占空比。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中通過(guò)增大第二脈沖串中的脈沖長(zhǎng)度來(lái)增大第二脈沖串的占空比。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中每個(gè)脈沖串中的第一個(gè)脈沖長(zhǎng)于該串中的其它脈沖。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中激光脈沖被用于在工件中鉆孔。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中激光脈沖被用于在印制電路板中鉆通孔。
【文檔編號(hào)】H01S3/223GK104488147SQ201380019811
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2013年4月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月13日
【發(fā)明者】P·羅森塔爾, J·肯尼迪, V·塞古因, D·阿利 申請(qǐng)人:相干公司