以準分子為工作物質(zhì)的一類氣體激光器件。常用相對論電子束或橫向快速脈沖放電來實現(xiàn)激勵。當受激態(tài)準分子的不穩(wěn)定分子鍵斷裂而離解成基態(tài)原子時,受激態(tài)的能量以激光輻射的形式放出。
準分子激光器激光用于半導體處理,特別是半導體表面退火,是一種有希望的應用,潛在的市場是很大的。激光處理比常規(guī)熱處理的優(yōu)點是能夠紡織退火期間參雜劑的再分布,同事保持適當?shù)脑俳Y(jié)晶和參雜劑活化。準分子激光能對樣品均勻照射,而且準分子激光的光譜相當?shù)膶挘蚨喔砷L度相當短,使得樣品中的干涉效應減,而在以往的激光退火中,這時難以解決的問題。準分子激光的紫外波長很適于退火樣品的薄層穿透,準分子激光還可以聚焦成微米級尺寸進行材料處理。
準分子激光器的特點:
1、準分子以激發(fā)態(tài)形式存在,壽命很短,僅有10的-8次方S量級,基態(tài)為10的-13次方S量級,躍遷發(fā)生在低激發(fā)態(tài)和排斥的基態(tài)(或弱束縛)之間,其熒光譜為一連續(xù)帶。
2、由于其熒光譜為一連續(xù)帶,故可以實現(xiàn)波長可調(diào)諧運轉(zhuǎn)。
3、由于激光躍遷的下能級(基態(tài))的離子迅速離解,激光下能級基本為空的,易實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn),因此量子效率很高,接近100%,且可以高重復頻率運轉(zhuǎn)。
4、輸出激光波長主要在紫外線到可見光段,波長短、頻率高、能量大、焦斑小、加工分辨率高,適合用于高質(zhì)量的激光加工。
利用準分子激光的良好聚焦作用,通過激光引發(fā)光化反應,使表面出現(xiàn)微米量級的沉淀或蝕刻。例如,用波長為193毫微米的氟化氬準分子激光在樣品表面光解三氯化硼,已經(jīng)實現(xiàn)了單晶硅和多晶硅的摻雜。此外,用脈寬為7豪微秒的準分子激光瞬間熔化表面,可使摻雜劑擴散到幾千埃的深度并使摻雜劑*活化。采用這種技術(shù)制造的太陽能電池,轉(zhuǎn)換效率約為13-14%。
準分子激光器在醫(yī)學領域使用:
在醫(yī)學領域中使用的激光器種類非常多,常用于眼科治療的主要有紅寶石激光、氬離子激光、氪離子、染料激光、摻釹釔鋁石榴石激光和氟化氬準分子激光等固體、氣體和液體的激光器,用連續(xù)的、脈沖的和調(diào)Q的方式,治療眼底部色素膜和屈光間質(zhì)等部位的數(shù)十種有關(guān)眼部疾病。
眼科使用的準分子激光, 是以氬氣和氟氣為工作氣體產(chǎn)生的激光。所謂準分子激光,是指受激二聚體所產(chǎn)生的激光,波長范圍為157~353nm,所屬紫外激光波段。用于臨床的氟化氬混合物產(chǎn)生的波長為193nm的超紫外冷激光。
波長為193nm的ArF準分子激光,進行屈光手術(shù)的機理就是光化學效應。準分子激光單個光子的能量大約是6.4eV,而角膜組織中肽鍵與碳分子鍵的結(jié)合能量僅為3.6eV。當其高能量的光子照射到角膜,直接將組織內(nèi)的分子鍵打斷,導致角膜組織碎裂而達到消融切割組織的目的,并且由于準分子激光脈寬短,又是光化學效應切除。因此,對切除周圍組織的機械損傷和熱損傷小。
用這種刀施行光切術(shù),其切割精度可達到μm級,其刀口損傷范圍僅達nm級,而且由于無熱效應而不會損傷鄰近組織。所以現(xiàn)已運用于角膜手術(shù),如角膜屈光手術(shù)、角膜疤痕去除等。