DE3842492C2 - Control circuit for a pulsed laser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für einen gepulsten Laser, insbesondere einen Gasentladungslaser, mit einem ersten Schaltelement, das zum Erzeugen eines Laserpulses betätigt wird, wobei zwischen der Betätigung des ersteh Schaltelementes und dem Beginn des Laserpulses eine Zeitspanne vergeht, die abhängig ist von einem Parameter, der sich von Laserpuls zu Laserpuls ändern kann. Eine solche Steuerschaltung ist aus dem Aufsatz CHENG-EN ZENG, et al.: Performance Improvement of an X- Ray Preionized XeCl Laser of Very Small Discharge Volume, DE- Z.: Appl. Phys. B 41, 1986, p. 31-37 bekannt.The invention relates to a control circuit for a pulsed Laser, in particular a gas discharge laser, with a first Switching element that actuates to generate a laser pulse being, between the actuation of the first switching element and a period of time passes from the beginning of the laser pulse that depends on a parameter that varies from laser pulse to Laser pulse can change. Such a control circuit is from the Review CHENG-EN ZENG, et al .: Performance Improvement of an X- Ray Preionized XeCl Laser of Very Small Discharge Volume, DE- Z .: Appl. Phys. B 41, 1986, p. 31-37 known.

Die DE 88 12 279 U1 beschreibt einen Überspannungsdetektor für die Hochspannung eines gepulsten Gasentladungslasers. Es wird ein Schwellenwert für eine maximal zulässige Hochspannung vorgegeben und dessen Überschreiten ermittelt.DE 88 12 279 U1 describes an overvoltage detector for the high voltage of a pulsed gas discharge laser. It will a threshold value for a maximum permissible high voltage predefined and its exceeding determined.

Der Aufsatz von H. J. Baker and N. Seddon, Magnetic switching circuits for variable high voltage pulse delays and gas-laser synchronisation, J. Phys. E: Sci. Instrum. 19, 1986, S. 149-152 beschreibt magnetische Schaltkreise für die Verzögerung von Hochspannungsimpulsen und die Synchronisation in einem Gasent­ ladungslaser. Dort wird ein sog. spark-gap-Schalter so ange­ steuert, daß ein zeitliches Schwanken der Schaltung minimiert wird.The essay by H. J. Baker and N. Seddon, Magnetic switching circuits for variable high voltage pulse delays and gas-laser synchronization, J. Phys. E: Sci. Instrument. 19, 1986, pp. 149-152 describes magnetic circuits for delaying High voltage pulses and synchronization in a gas ent charge laser. A so-called spark-gap switch is placed there controls that timing fluctuation of the circuit is minimized becomes.

Der genannte Stand der Technik zeigt keine Verbindung von gemessenen Parametern (Größen) des Lasers, die sich von Laser­ puls zu Laserpuls ändern können, mit einer entsprechend gesteu­ erten Zeitverzögerung für die Betätigung eines Schaltelementes.The cited prior art shows no connection from measured parameters (sizes) of the laser, which differ from laser pulse to laser pulse can change with a corresponding control erten time delay for the actuation of a switching element.

Nachfolgend sollen die Grundzüge der Steuerschaltungen für gepulste Gasentladungslaser gemäß dem Stand der Technik erläu­ tert werden: The basic features of the control circuits for pulsed gas discharge laser according to the prior art become:  

Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild einer bekannten Steuerschal­ tung für einen gepulsten Gasentladungslaser, insbesondere einen Excimer-Laser. Als Hochspannungschalter (nachfolgend "Haupt­ schaltelement" genannt) dient ein Thyratron T, das von einem ersten Schaltelement S₁ mittels eines Spannungsimpulses V, der gegebenenfalls noch in bekannter Weise umzuformen ist, in den leitenden Zustand versetzt wird (üblicherweise mit "Triggern" oder "Durchschalten" des Thyratrons bezeichnet). Mittels einer Hochspannungsquelle HV wird ein Kondensator C₁ aufgeladen. Beim Schließen des Hauptschaltelementes T (Durchschalten des Thyra­ trons) wird die im Kondensator C₁ gespeicherte Energie in typischerweise 100 bis 150 ns in den Kondensator C₂ überführt. Entsprechend dem Verhältnis der Kapazitäten der Kondensatoren kann eine Spannungsverstärkung bis zum Faktor 2 erzielt werden. Ein kritisches Bauteil bezüglich der Lebensdauer des Lasers ist der extrem stark beanspruchte Hochspannungsschalter, also das beim gezeigten Ausführungsbeispiel als Hauptschaltelement die­ nende Thyratron T. Fig. 1 shows a schematic diagram of a known control circuit device for a pulsed gas discharge laser, in particular an excimer laser. A thyratron T is used as the high-voltage switch (hereinafter referred to as "main switching element"), which is switched to a conductive state by a first switching element S ₁ by means of a voltage pulse V, which may also need to be converted in a known manner (usually with "triggers" or " Switching "of the thyratron). A capacitor C _{1 is} charged by means of a high voltage source HV. When the main switching element T is closed (switching on the Thyra tron), the energy stored in the capacitor C ₁ is typically transferred to the capacitor C ₂ in 100 to 150 ns. Depending on the ratio of the capacitances of the capacitors, voltage amplification up to a factor of 2 can be achieved. A critical component with regard to the life of the laser is the extremely high-stress switch, that is, the thyratron T in the embodiment shown as the main switching element.

In dem Aufsatz von D. Basting, K. Hohla, E. Albers, H. v. Berg­ mann, "Thyratrons with Magnetic Switches: The Key to Reliable Excimer Lasers" in der Zeitschrift "Laser und Optoelektronik", 16, Nr. 2 (1984), S. 128 ist im einzelnen beschrieben, wie die Belastung eines Thyratrons reduziert und damit die Lebensdauer der Steuerschaltung erhöht werden kann, indem sogenannte mag­ netische Kompressionsstufen eingesetzt werden. In den magneti­ schen Kompressionsstufen werden magnetische Schalter verwendet, deren Induktivität sich zum Zeitpunkt der Sättigung schlagartig um mehrere Größenordnungen verändert. Einzelheiten hierzu sind in dem vorstehend zitierten Aufsatz von D. Basting et al. und in der DE-PS 33 35 690 beschrieben.In the essay by D. Basting, K. Hohla, E. Albers, H. v. Mountain man, "Thyratrons with Magnetic Switches: The Key to Reliable  Excimer Lasers "in the magazine" Laser and Optoelectronics ", 16, No. 2 (1984), p. 128 is described in detail, such as the Stress on a thyratron is reduced and thus the service life the control circuit can be increased by so-called mag netic compression levels are used. In the magneti compression stages, magnetic switches are used, whose inductance suddenly changes at the time of saturation changed by several orders of magnitude. Details are in the article by D. Basting et al. and described in DE-PS 33 35 690.

Wird gemäß Fig. 2 ein Gasentladungslaser mit einem oder mehre­ ren magnetischen Schaltern der vorstehend beschriebenen Art ausgerüstet, so hängt die Verzugszeit t_v zwischen dem Schalten (Triggern) des Thyratrons T und dem Beginn des Laserpulses (also dem Beginn der Strahlungsemission des Lasers) von der Ladespannung HV ab. Damit hängt auch die Zeit t_g zwischen dem Schließen des ersten Schalters S₁ und dem Beginn des Laserpul­ ses von der Ladespannung HV ab.As shown in FIG. 2, a gas discharge laser equipped with one or several ren magnetic switches of the type described above, the delay time depends t _v between the switching (triggering) of the thyratron T and the beginning of the laser pulse (i.e. the start of radiation emission of the laser) of the charging voltage HV. The time t _g between the closing of the first switch S ₁ and the start of the laser pulse also depends on the charging voltage HV.

Um die Pulsenergie des Lasers konstant zu halten, ist es be­ kannt, die Ladespannung HV zu variieren. So muß zum Beispiel mit abnehmender Gasqualität bei einem Excimerlaser die Lade­ spannung HV erhöht werden, um eine gleichbleibende Energie pro Laserpuls zu erreichen. Auch können Schwankungen der Spannung des elektrischen Versorgungsnetzes und andere Effekte zu Ände­ rungen der Pulsenergie führen, welche durch Änderung der Lade­ spannung kompensiert werden müssen.To keep the pulse energy of the laser constant, it is be knows to vary the charging voltage HV. For example with decreasing gas quality with an excimer laser voltage HV can be increased to a constant energy per To achieve laser pulse. Fluctuations in voltage can also occur of the electrical supply network and other effects of pulse energy caused by changing the drawer voltage must be compensated.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten einer Steuerschaltung für einen Exci­ merlaser, in der die oben erwähnten magnetischen Schalter MS₁ und MS₂ verwendet sind. Der gebräuchliche Ausdruck "magnetischer Schalter" ist insofern mißverständlich, als die Bauteile MS₁ und MS₂ nicht aktiv den Stromfluß ein- bzw. ausschalten, son­ dern Induktivitäten darstellen, die sättigbar sind und bei Er­ reichen der Sättigung ihren Induktivitätswert drastisch verän­ dern. Die Sättigung wird erreicht, sobald die sogenannte Hal­ tezeit einen bestimmten Wert erreicht. Die Haltezeit ergibt sich aus dem Integral der Spannung der zu dem betreffenden magnetischen Schalter gehörenden Kompressionsstufe über der Zeit. Wie im oben zitierten Aufsatz von D. Basting et al. aus­ geführt ist, kann die Haltezeit t_MSC unter bestimmten Bedingun­ gen wie folgt berechnet werden:
Fig. 2 shows details of a control circuit for an excimer laser in which the above-mentioned magnetic switches MS ₁ and MS ₂ are used. The common expression "magnetic switch" is misleading insofar as the components MS ₁ and MS ₂ do not actively switch the current flow on or off, but represent inductors which are saturable and which drastically change their inductance value when they reach saturation. Saturation is reached as soon as the so-called hold time reaches a certain value. The holding time results from the integral of the voltage of the compression stage belonging to the magnetic switch in question over time. As in the article by D. Basting et al. under certain conditions, the holding time t _MSC can be calculated as follows:

Dabei ist t_MSC die Schaltzeit des magnetischen Schalters; N ist die Anzahl der Windungen des magnetischen Schalters; A ist der Querschnitt des Kerns des magnetischen Schalters; B ist die magnetische Feldstärke und U_max ist die Spannung des dem be­ treffenden magnetischen Schalter zugeordneten Kondensators (in Fig. 2 also die Spannung des Kondensators C₂ bezüglich des mag­ netischen Schalters MS₁ und die Spannung des Kondensators C₃ bezüglich des magnetischen Schalters MS₂).T _{MSC is} the switching time of the magnetic switch; N is the number of turns of the magnetic switch; A is the cross section of the core of the magnetic switch; B is the magnetic field strength and U _max is the voltage of the capacitor associated with the magnetic switch (in FIG. 2, therefore, the voltage of the capacitor C ₂ with respect to the magnetic switch MS ₁ and the voltage of the capacitor C ₃ with respect to the magnetic switch MS ₂ ).

Wird somit in der oben beschriebenen Weise bei einem Gasentla­ dungslaser zur Konstanthaltung der Pulsenergie die für die Gas­ entladung G (Fig. 1 und 2) wirksame Ladespannung HV und somit indirekt auch die Elektrodenspannung (in Fig. 2 die Spannung des Kondensators C₄) variiert, so ändern sich auch die Schalt­ zeiten t_MSC der verwendeten magnetischen Schalter. Beim Aus­ führungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind zwei sogenannte Kompres­ sionsstufen hintereinandergeschaltet, jeweils gebildet aus den magnetischen Schaltern MS₁ und dem Kondensator C₂ bzw. dem mag­ netischen Schalter MS₂ und dem Kondensator C₃. Wie im oben zi­ tierten Aufsatz beschrieben ist, können auch mehr Kompressions­ stufen hintereinander geschaltet werden. Thus, in the manner described above for a gas discharge laser for keeping the pulse energy constant, the effective charging voltage HV for the gas discharge G ( FIGS. 1 and 2) and thus indirectly also the electrode voltage (in FIG. 2 the voltage of the capacitor C ₄ ) varies , the switching times t _{MSC of} the magnetic switches used also change. When From Fig guide according to the example. 2 are connected in series sion two so-called step-Kompres, each made up of the magnetic switches MS ₁ and the capacitor C ₂ and the like netic switch MS ₂ and the capacitor _C3. As described in the article quoted above, more compression stages can also be connected in series.

Soll nun der Laserpuls zu einem genau definierten Zeitpunkt nach dem Schalten des ersten Schalters S₁ beginnen, so werfen die unterschiedlichen Schaltzeiten t_MSC der magnetischen Schal­ ter MS₁ und MS₂ (und gegegebenenfalls weiterer magnetischer Schalter) insofern Probleme auf, als mit wachsenden Spannungen U_max die Schaltzeiten entsprechend der obigen Formel kürzer werden. Damit verändert sich auch die Zeitspanne t_v zwischen dem Durchschalten des Thyratrons T und dem Beginn des Laserpul­ ses. Statt des Thyratrons kann auch ein anderer Schalter, wie ein Festkörper-Schalter verwendet werden.If the laser pulse is now to start at a precisely defined point in time after switching the first switch S ₁ , the different switching times t _{MSC of} the magnetic switches MS ₁ and MS ₂ (and, if appropriate, further magnetic switches) pose problems in so far as with increasing voltages U _max the switching times become shorter according to the above formula. This also changes the time period t _v between the switching on of the thyratron T and the start of the laser pulse. Instead of the thyratron, another switch, such as a solid-state switch, can also be used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerschaltung für einen gepulsten Gaslaser, insbesondere einen Excimerlaser, bereitzustellen, die es ermöglicht, daß die Zeitspanne zwischen dem Betätigen eines Schaltelementes und dem Beginn des Laser­ pulses auch bei Änderung der Ladespannung des Lasers und damit der Gasentladungsspannung konstant ist.The invention has for its object a control circuit for a pulsed gas laser, in particular an excimer laser, provide that allows the period between the actuation of a switching element and the start of the laser pulses even when the charging voltage of the laser changes and thus the gas discharge voltage is constant.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentan­ spruch 1 gekennzeichnet.The inventive solution to this problem is in the patent saying 1 marked.

Erfindungsgemäß wird also bei insbesondere einem Excimerlaser, bei dem eine Gasentladung durch Betätigung eines ersten Schalt­ elementes ausgelöst werden soll, aber zwischen der Betätigung dieses Schaltelementes und dem Beginn des Laserpulses eine Zeitspanne vergeht, die abhängig ist von einem Parameter, der sich von Laserpuls zu Laserpuls ändern kann, dieser Parameter erfaßt und in Abhängigkeit von dem erfaßten Wert des Parameters eine Verzögerungsstufe derart angesteuert, daß auch bei einer Änderung des Parameters die Zeitspanne zwischen der Betätigung des ersten Schaltelementes und dem Beginn des Laserpulses auf einem vorgegebenen, konstanten Wert bleibt. Die Verzögerungs­ stufe bewirkt eine Verzögerung t_d zwischen dem Schließen des Schalters S₁ und dem Durchschalten des Thyratrons, so daß die Gesamtzeit zwischen Schließen des Schalters und Beginn des Laserpulses konstant bleibt. Es gilt die Formel t_g = t_v + t_d. According to the invention, in particular in the case of an excimer laser in which a gas discharge is to be triggered by actuating a first switching element, but a time period elapses between the actuation of this switching element and the start of the laser pulse which is dependent on a parameter which varies from laser pulse to laser pulse can change, this parameter is detected and, depending on the detected value of the parameter, a delay stage is controlled such that even when the parameter is changed, the time period between the actuation of the first switching element and the start of the laser pulse remains at a predetermined, constant value. The delay stage causes a delay t _d between the closing of the switch S ₁ and the switching on of the thyratron, so that the total time between closing the switch and the start of the laser pulse remains constant. The formula t _g = t _v + t _d applies.

Als Parameter, der sich von Laserpuls zu Laserpuls ändern kann, kommt insbesondere die sogenannte Ladespannung eines Excimerla­ sers in Betracht. Die Ladespannung wird verändert, um zum Bei­ spiel trotz Verschleiß des Gases in der Entladungskammer des Lasers eine gleichbleibende Leistung pro Laserpuls zu erzielen. Wie oben beschrieben, kann bei Verwendung sogenannter magneti­ scher Schalter zwischen dem ersten Schaltelement und der Gas­ entladungsstrecke eine Änderung der Ladespannung eine Verände­ rung der Zeitspanne zwischen Betätigung des ersten Schaltelemen­ tes und dem Beginn des Laserpulses bewirken, da die magnetischen Schalter eine spannungsabhängige Schaltzeit aufweisen.As a parameter that can change from laser pulse to laser pulse, comes in particular the so-called charging voltage of an Excimerla sers into consideration. The charging voltage is changed in order to play despite wear of the gas in the discharge chamber of the Lasers to achieve a constant power per laser pulse. As described above, when using so-called magneti shear switch between the first switching element and the gas discharge path a change in the charging voltage a change tion of the time between actuation of the first switching element tes and the beginning of the laser pulse, because the magnetic Switches have a voltage-dependent switching time.

Zusätzlich zu diesen durch die magnetische Kompression beding­ ten Verzögerungen können noch andere Verzögerungen zwischen dem Betätigen des Schaltelementes und dem Beginn des Laserpulses auftreten, die ebenfalls von der Ladespannung abhängen können, wie zum Beispiel die sogenannte Anodenverzugszeit zwischen dem Triggern und dem Zünden des Thyratrons (wenn ein solches als Schaltelement verwendet wird) und auch die Zeit zwischen dem Beginn des Spannungsanstiegs an den Laserelektroden und dem Gasdurchbruch.In addition to these due to the magnetic compression th delays, there may be other delays between the Actuation of the switching element and the beginning of the laser pulse occur, which can also depend on the charging voltage, such as the so-called anode delay time between the Triggering and firing the thyratron (if such as Switching element is used) and also the time between the Start of the voltage rise at the laser electrodes and the Gas breakthrough.

Erfindungsgemäß wird deshalb theoretisch und/oder experimentell der Einfluss einer Änderung der Ladespannung auf die Zeitspanne zwischen Durchschalten des Thyratrons und dem Beginn des Laser­ pulses ermittelt und entsprechend wird eine Steuereinrichtung programmiert, die eine Verzögerungsleitung so steuert, daß der Einfluß der Änderung des Parameters auf die Zeitspanne zwischen Betätigung des ersten Schaltelementes und Beginn des Laserpulses kompensiert wird, d. h. die Zeitspanne ändert sich nicht. Mit der Erfindung ist es also möglich, den Laser zu einem genau definierten Zeitpunkt nach dem Betätigen des ersten Schaltele­ mentes (z. B. ein weiteres Thyratron) zu feuern.According to the invention is therefore theoretical and / or experimental the influence of a change in the charging voltage on the time span between switching on the thyratron and the start of the laser pulses are determined and accordingly a control device programmed that controls a delay line so that the Influence of the change of the parameter on the period between Actuation of the first switching element and start of the laser pulse is compensated, d. H. the time period does not change. With According to the invention, it is possible to get the laser exactly defined time after pressing the first switch firing mentes (e.g. another thyratron).

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt: An exemplary embodiment of the invention is described below the drawing described in more detail. It shows:  

Fig. 3a und 3b Spannungsverläufe an den einzelnen Stufen einer magnetischen Kompressionsschaltung gemäß Fig. 2 bei zwei verschiedenen Lade­ spannungen;Voltages 3a and 3b show voltage waveforms at the various stages of magnetic compression circuit shown in FIG 2 at two different charging..;

Fig. 4 die Abhängigkeit der Verzögerungszeitspanne t_v zwi­ schen dem Schließen des Hochspannungsschalters (Hauptschaltelementes) T gemäß Fig. 2 und dem Beginn der Gasentladung eines Excimerlasers einmal mit einer einstufigen magnetischen Kompressionsschaltung und zum anderen mit einer zweistufigen magnetischen Kompressionsschaltung als Funktion der Ladespannung; Fig. 4 shows the dependency of the delay period t _v between the closing of the high-voltage switch (main switching element) T according to Figure 2 and the start of gas discharge of an excimer laser once with a one-stage magnetic compression circuit and on the other hand with a two-stage magnetic compression circuit as a function of the charging voltage;

Fig. 5 schematisch die Ermittlung der benötigten Verzöge­ rungszeit t_d; Fig. 5 shows schematically the determination of the required delay time t _d ;

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Steuer­ schaltung für eine Excimerlaser; und Fig. 6 is a block diagram of an inventive control circuit for an excimer laser; and

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Verzögerungssteuerung. Fig. 7 is a block diagram of a delay control.

Die in Fig. 2 gezeigte Steuerschaltung für einen Excimerlaser weist zwei sogenannte Kompressionsstufen auf, die von den mag­ netischen Schaltern MS₁ und MS₂ sowie den zugehörigen Konden­ satoren gebildet werden. Diese Schaltung ist in der eingangs zitierten Literatur beschrieben. Sie bewirkt beim gezeigten Ausführungsbeispiel eine zweistufige Kompression des Spannungs­ pulses, der bei Schließen des Hauptschaltelementes T (z. B. ein Thyratron) erzeugt wird. Die entstehenden Spannungen an den Kon­ densatoren C₂, C₃ und C₄ sind in den Fig. 3a und 3b darge­ stellt. Bei den Meßkurven gemäß Fig. 3a wird eine Ladespannung HV von 15 kV angelegt, während bei den Kurven gemäß Fig. 3b eine Ladespannung von 26 kV zugrundeliegt.The control circuit shown in FIG. 2 for an excimer laser has two so-called compression stages, which are formed by the magnetic switches MS ₁ and MS ₂ and the associated capacitors. This circuit is described in the literature cited at the beginning. In the exemplary embodiment shown, it causes a two-stage compression of the voltage pulse which is generated when the main switching element T (for example a thyratron) is closed. The resulting voltages at the capacitors C ₂ , C ₃ and C ₄ are shown in FIGS . 3a and 3b Darge. A charging voltage HV of 15 kV is applied to the measuring curves according to FIG. 3a, while a charging voltage of 26 kV is used as the basis for the curves according to FIG. 3b.

Die Spannung I liegt vor dem ersten magnetischen Schalter MS₁ an; die Spannung II liegt vor dem zweiten magnetischen Schalter MS₂ an und die Spannung III liegt zwischen den Elektroden E₁ und E₂ an. The voltage I is present in front of the first magnetic switch MS ₁ ; the voltage II is present in front of the second magnetic switch MS ₂ and the voltage III is present between the electrodes E ₁ and E ₂ .

Ein Vergleich der Fig. 3a und 3b zeigt, wie sich der Zeit­ verlauf der Ladespannung (Kurve III) bei Variation der Lade­ spannung ändert. Die Fig. 3a und 3b haben den gleichen Zeitmaß­ stab. Bei 15 kV Ladespannung erreicht diese gemäß Fig. 3a, Kur­ ve III, nach 9 Zeiteinheiten ihr Maximum, während bei 26 kV La­ despannung gemäß Fig. 3b das Maximum der Ladespannung schon nach 7 Zeiteinheiten auftritt.A comparison of FIGS . 3a and 3b shows how the time course of the charging voltage (curve III) changes with variation of the charging voltage. FIGS. 3a and 3b have the same tempo rod. At 15 kV charging voltage, according to FIG. 3a, curve III, reaches its maximum after 9 time units, while at 26 kV charging voltage according to FIG. 3b, the maximum charging voltage already occurs after 7 time units.

Fig. 4 zeigt die Verzögerungszeiten in Abhängigkeit von der La­ despannung zum einen für eine Steuerschaltung mit zwei Kompres­ sionsstufen (durchgezogene Linie) und zum anderen für eine Steuerschaltung mit nur einer Kompressionsstufe (gestrichelte Linie). Für die zweistufige Kompression gilt die linke Ordinate (ns) und für die einstufige Kompression die rechte Ordinate (µs). Auf der Abszisse ist die Ladespannung in kV aufgetragen. Der Fig. 4 ist zu entnehmen, wie sich die Verzögerungszeit­ spanne zwischen dem Schließen des Hauptschaltelementes T (Fig. 2) und dem Zünden der Gasentladung G in Abhängigkeit von dem Betrag der Ladespannung ändert. Fig. 4 shows the delay times as a function of the loading voltage on the one hand for a control circuit with two compression stages (solid line) and on the other hand for a control circuit with only one compression stage (dashed line). The left ordinate (ns) applies to two-stage compression and the right ordinate (µs) applies to single-stage compression. The charging voltage in kV is plotted on the abscissa. Fig. 4 shows how the delay time span between the closing of the main switching element T ( Fig. 2) and the ignition of the gas discharge G changes depending on the amount of the charging voltage.

Diese Abhängigkeit der Verzögerungszeit zwischen dem Schließen des Schalters T und dem Beginn des Laserpulses ist in Fig. 5 mit der durchgezogenen Kurve K schematisch dargestellt. Die Schaltzeit t_MSC der magnetischen Schalter wird, wie oben erläu­ tert, mit zunehmender Ladespannung kürzer. Ändert sich die La­ despannung zum Beispiel zwischen den Werten HV₁ und HV₃, so schwankt die Zeitspanne zwischen Schalterbetätigung und Laser­ puls um den sogenannten "Jitter". Es wird deshalb in Abhängig­ keit von der Ladespannung zur Verzögerungszeit t_v gemäß Fig. 5 eine zusätzliche Verzögerungszeit t_d addiert, damit insgesamt auch bei Änderung der Ladespannung die gesamte Zeitspanne zwi­ schen Betätigen des Schalters S₁ und Beginn des Laserpulses konstant den Wert t_g aufweist.This dependence of the delay time between the closing of the switch T and the start of the laser pulse is shown schematically in FIG. 5 with the solid curve K. As explained above, the switching time t _{MSC of} the magnetic switches becomes shorter with increasing charging voltage. If the charge voltage changes, for example, between the values HV ₁ and HV ₃ , the time period between the switch actuation and the laser pulse fluctuates by the so-called "jitter". It is therefore speed in Depending on the charging voltage to the delay time t _v as shown in FIG 5, an additional delay time t _d is added so that a total even with change of the charging voltage of the entire period Zvi's operation of the switch S ₁ and the beginning of the laser pulse constant t the value _g. having.

Hierzu wird bei einem Excimerlaser, der mit einer Steuerschal­ tung gemäß Fig. 2 gesteuert wird, zusätzlich eine Verzögerungs­ steuerung gemäß Fig. 6 vorgesehen. Die vom Netzgerät gelieferte Ladespannung HV wird mittels einer Steuerung 10 (z. B. ein Mikro­ prozessor) ermittelt. Die Steuerung 10 steuert eine veränderbare Verzögerungsstufe 14, welche ihrerseits den Hochspannungsschalter (Hauptschaltelement) T schließt. Das Netzgerät und die Schaltung gemäß Fig. 2 sind in Fig. 6 im Laser untergebracht. Bei 16 wird das mittels des Schalters S₁ erzeugte, sogenannte Trigger-Signal eingegeben, mit dem ein Laserpuls eingeleitet werden soll. Die­ ses Signal wird in Block 12 angemessen umgeformt, um das Thyra­ tron zu schalten. Die Steuerschaltung ermittelt die Ladespan­ nung des Lasers und steuert entsprechend die veränderliche Ver­ zögerungsstufe 14 derart, daß zu der Schaltzeit t_v des Schalt­ kreises (gemäß Fig. 2) jeweils eine Verzögerungszeit t_d gemäß Fig. 5 addiert wird, so daß insgesamt die Zeitspanne zwischen Eingang des Trigger-Signales bei 16 (Fig. 6) und Beginn des Laserpulses den konstanten Wert t_g hat.For this purpose, a delay control according to FIG. 6 is additionally provided in the case of an excimer laser which is controlled by a control circuit according to FIG. 2. The charging voltage HV supplied by the power supply unit is determined by means of a controller 10 (for example a microprocessor). The controller 10 controls a variable delay stage 14 , which in turn closes the high-voltage switch (main switching element) T. The power supply and the circuit according to FIG. 2 are accommodated in the laser in FIG. 6. At 16 , the so-called trigger signal, which is generated by means of the switch S ₁ and with which a laser pulse is to be initiated, is entered. This signal is appropriately transformed in block 12 to switch the thyro tron. The control circuit determines the charging voltage of the laser and controls the variable delay stage 14 in such a way that a delay time t _d according to FIG. 5 is added to the switching time t _{v of} the switching circuit (according to FIG. 2), so that the total time span between the input of the trigger signal at 16 ( FIG. 6) and the beginning of the laser pulse has the constant value t _g .

Die Verzögerungssteuerung ist schematisch in Fig. 7 darge­ stellt. Die momentane Ladespannung HV des Lasers wird in einen Analog/Digital-Wandler eingegeben und in ein der Spannung pro­ portionales Digitalwort gewandelt. Die Auflösung beträgt z. B. 10 V, der Wertebereich insgesamt 1024 Schritte. Im Schaltkreis 20 wird für eine gegebene Ladespannung HV die zugehörige Ver­ zögerungszeit t_d ermittelt. Wegen des geringen Wertebereichs von nur 1024 Schritten der unabhängigen Variablen, also der La­ despannung HV, kann hier vorteilhaft das sogenannte "table look up"-Verfahren verwendet werden, bei dem alle Funktionswerte zu­ vor berechnet und in einer Tabelle (PROM) abgelegt werden. Hiermit sind Zugriffszeiten erreichbar, die deutlich kürzer sind als 100 ns. In der Funktionseinheit 20 wird also zur momentan herrschenden Ladespannung HV die zugehörige Verzöge­ rungszeit t_d ermittelt und entsprechend die Verzögerungsstufe 14 gesteuert, so daß das Eingangs-Triggersignal 16 um die Ver­ zögerungszeitspanne t_d verzögert wird und das Ausgangs-Trigger­ signal 26 entsprechend verzögert den im Laser angeordneten Schalter T schließt, so daß die Summe t_d + t_v den konstanten Wert t_g einnimmt und jeder Schuß des Lasers genau um die Zeit­ spanne t_g auf das Triggersignal 16 folgt.The delay control is shown schematically in Fig. 7 Darge. The instantaneous charging voltage HV of the laser is entered into an analog / digital converter and converted into a digital word proportional to the voltage. The resolution is z. B. 10 V, the total value range 1024 steps. In circuit 20 , the associated delay time t _{d is} determined for a given charging voltage HV. Because of the small range of values of only 1024 steps of the independent variable, that is the loading voltage HV, the so-called "table look up" method can advantageously be used here, in which all function values are previously calculated and stored in a table (PROM). This enables access times that are significantly shorter than 100 ns. In the functional unit 20 , the associated deceleration time t _{d is} determined for the currently prevailing charging voltage HV and the delay stage 14 is controlled accordingly, so that the input trigger signal 16 _is delayed by the delay time period t _d and the output trigger signal 26 is delayed accordingly switch T arranged in the laser closes, so that the sum t _d + t _v assumes the constant value t _g and each shot of the laser follows the trigger signal 16 exactly for the time span t _g .

Die Verzögerungsstufe 14 ist als solche dem Fachmann als Stan­ dard-Baustein bekannt. Die Durchlaufverzögerung kann durch ein parallel angelegtes Digitalwort eingestellt werden.The delay stage 14 is known as such to the person skilled in the art as a standard component. The throughput delay can be set using a digital word created in parallel.

Claims (2)

1. Steuerschaltung für einen gepulsten Laser, insbesondere einen Gasentladungslaser, mit

• - einem ersten Schaltelement (S₁), das zum Erzeugen eines Laserpulses betätigt wird, wobei zwischen der Betätigung des ersten Schaltelementes und dem Beginn des Laserpulses eine Zeitspanne vergeht, die abhängig ist von einem Para­ meter, der sich von Laserpuls zu Laserpuls ändern kann,

gekennzeichnet durch

• - eine Meßeinrichtung (10) zum Messen des Parameters, und
• - eine Verzögerungs-Steuerschaltung (14; 20), die in Ab­ hängigkeit vom gemessenen Wert des Parameters eine Verzö­ gerungsstufe derart steuert, daß die genannte Zeitspanne (t_g) zwischen Betätigung des ersten Schaltelementes (S₁) und dem Beginn des Laserpulses einen vorgegebenen, kon­ stanten Wert hat.

1. Control circuit for a pulsed laser, in particular a gas discharge laser

• - A first switching element (S ₁ ), which is actuated to generate a laser pulse, wherein a time elapses between the actuation of the first switching element and the start of the laser pulse, which depends on a parameter that can change from laser pulse to laser pulse,

marked by

• - A measuring device ( 10 ) for measuring the parameter, and
• - A delay control circuit ( 14 ; 20 ) which controls a delay stage in dependence on the measured value of the parameter in such a way that said period of time (t _g ) between actuation of the first switching element (S ₁ ) and the beginning of the laser pulse a predetermined , has constant value.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, mit einem Hochspannungs-Versorgungskreis (HV) zum Aufladen zu­ mindest eines Kondensators (C₁, C₂, C₃, C₄) bei Betätigung eines Hauptschaltelementes (T) durch das erste Schaltelement (S₁), dadurch gekennzeichnet, daß der veränderliche Parameter die Hochspannung des Kondensa­ tors oder eine von dieser abhängigen Größe ist und daß in Ab­ hängigkeit von der Hochspannung bzw. der abhängigen Größe die mit der Verzögerungsstufe (14) gesteuerte Verzögerungszeit ein­ gestellt wird.2. Control circuit according to claim 1, with a high-voltage supply circuit (HV) for charging at least one capacitor (C ₁ , C ₂ , C ₃ , C ₄ ) upon actuation of a main switching element (T) by the first switching element (S ₁ ), characterized in that the variable parameter is the high voltage of the capacitor or a size dependent thereon and that in dependence on the high voltage or the dependent size the delay time controlled by the delay stage ( 14 ) is set.