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准分子激光器由于具有工作波长短、脉宽窄、单脉冲能量高及峰值功率高等特点,已经在工业、医学和科研等领域得到了广泛的应用,并成为紫外波段研究领域的首选激光光源。随着许多新型产业发展的需要,易于集成、方便维护、长寿命、高重复频率及低成本的小型准分子激光器更是得到了广泛的应用。
本文阐述了准分子激光的基本特性和工作机理,回顾了准分子激光器的发展历史和背景,并描述了目前的发展现状和当前准分子激光器的应用,概述了准分子激光理论和其相关的分析模式。重点从小型准分子激光器的物理结构、均匀放电电极、高压放电回路及自动控制设计等几个方面阐述了小型准分子激光器设计思想和方法。从理论上分析研究了充电电路、预电离回路和放电电路的相关参数对准分子激光输出特性的影响;在讨论气体放电均匀性的关键技术—放电电极的设计中,比较了几种放电电极的特点,编写出了具有较好的电场均匀性和结构紧凑性的均匀放电电极的设计程序;同时将开关电源和自动控制应用在小型准分子激光系统中,更有利于激光器的小型化和集成化。其后在研制的小型XeCl准分子激光器上做了相关激光性能实验研究,并对所得到的实验结果进行了分析和讨论。最后,开展了倍压磁脉冲压缩技术在小型准分子激光器上的应用研究,分析了影响闸流管寿命的因素,介绍了利用罗科夫斯基线圈(Rogwski Coil)测量闸流管回路电流的方法,阐述了利用磁脉冲压缩开关来延长闸流管寿命的原理,分析了倍压磁脉冲压缩开关的工作过程和特点,提出了其基本设计原则和方法,并成功地将自行设计的磁脉冲压缩开关应用于小型准分子激光器上,实验结果显示该回路能有效地降低闸流管的峰值电流、电流上升率和反向电流,提高了小型高重复频率准分子激光器件的可靠性和使用寿命。