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准分子激光器：为什么叫“准分子”？

时间：2016-7-13 17:06作者：update 阅读(2234) 评论: 5来自: 光电工程师

导读：从80年代开始，中科院安徽光学精密机械研究所就开始进行准分子激光器的研制。实用化准分子激光器的研制成果曾获中科院科技进步2等奖和3等奖。曾经承担了中科院准分子激光器的攻关课题。目前承担了国家重大科技专项中 ...

激光加工技术的基础是激光，用于激光加工的激光器种类繁多，新型的激光器也在不断地被开发，目前用于激光加工制造的激光器，主要有二氧化碳激光器、Nd.YAG激光器、准分子激光器、大功率半导体激光器以及光纤激光器等。其中准分子激光器输出的脉冲激光是紫光或紫外线，短波长激光输出是目前准分子激光器应用于激光加工的突出优点。准分子激光器输出紫外激光的波长短、频率高，因而光子能量大、可以直接深入到材料内部进行加工，得到极好的加工质量。

从80年代开始，中科院安徽光学精密机械研究所就开始进行准分子激光器的研制。实用化准分子激光器的研制成果曾获中科院科技进步2等奖和3等奖。曾经承担了中科院准分子激光器的攻关课题。目前承担了国家重大科技专项中的半导体制造设备的准分子光源项目。安徽光机所是国内最早从事准分子激光器研制的单位之一，也是目前国内唯一一家能够提供准分子激光器产品的单位。本文将重点介绍准分子激光器的工作原理及特点，让大家对准分子激光器能有足够的了解。

准分子激光器是以稀有气体或稀有气体的卤化物为工作物质的气体激光器，主要发射紫外波段的脉冲激光；目前常见的有ArF（193nm）、KrF（248nm）、XeCl（308nm）和XeF（351nm）等；

一、为什么叫“准分子”？

• 准分子Excimer是Excited Dimers or Trimers的简写，意思为常态下不存在，受激条件下才形成的双核或三核；

• 以KrF准分子为例：

Kr和F2在常态下不会反应，受到能量激发时，产生高能态的KrF准分子，极短的时间后（约10ns），高能态的KrF跳变至低能态，同时释放出光子；

低能态为排斥态，即KrF准分子恢复成互不反应的Kr和F2。

二、通常激光器工作条件

气体条件：稀有气体、卤素气体和缓冲气体按照一定配比充入密封的激光腔内，达到2～4个大气压；

激励条件:腔内的阴极、阳极之间通过短脉冲高压放电（20～40kV，约50~100ns），激励电极间的气体，形成高能态“准分子”；

极短的时间后，高能态“准分子”跳变至低能排斥态，发射出准分子激光。

三、激光器主要参数

1，波长：目前通常提供193、248、308和351nm几种波长；

2，重复频率：指1s内的激光脉冲数量，通常在几Hz到几百Hz范围；

3，脉冲能量：通常在几mJ到几百mJ范围；

4，脉宽：指激光脉冲的时间，通常指半高宽；准分子激光通常在10~30ns；

5，峰值功率：指激光脉冲时间内的最大功率；准分子激光通常在GW量级；

6，平均功率：指1s内的脉冲能量之和，通常在几W到几十W。

7，脉冲能量稳定性：是一个统计量，衡量激光器输出脉冲能量的波动情况；

8，光斑尺寸和光束分布：指光束范围内的能量分布情况，如下图示意，光束尺寸通常指近场时光强半高度的尺寸；

9，光束发散角：表征激光光束的发散情况；

四、准分子激光的特点

1，原生紫外、深紫外波段，不需要其他处理；

2，脉冲能量大、峰值功率高；

3，光束相干性低；

准分子激光器的特点，使得准分子激光器在工业、科研、医疗设备等行业中应用日益广泛。作为拥有十多年专注于准分子激光器的研究开发的中国艾克码光电，已然成为准分子激光技术的世界领跑者，国内自主知识产权的唯一品牌，在大专院校研究所中一直具有良好的合作和口碑，成本和价格等较国外产品有很大的优势。下一章节将向大家介绍准分子激光器在科研、工业、医疗设备中的应用。

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