准分子激光器（Excimer Laser），以准分子为工作物质的一类气体激光器件。常用相对论电子束（能量大于200千电子伏特）或横向快速脉冲放电来实现激励。当受激态准分子的不稳定分子键断裂而离解成基态原子时，受激态的能量以激光辐射的形式放出。

准分子激光器

工作原理

激发过程

- 准分子是一种在激发态时能暂时结合成分子，而在基态时会迅速离解的不稳定的二聚体。例如，在氩氟准分子激光器中，氩（Ar）和氟（F）在基态时通常是独立的原子。当受到高能量的电子束或放电激励时，氩原子和氟原子结合形成激发态的氩氟（ArF）准分子。

- 这个激发态的准分子存在的时间很短，它会很快跃迁回基态。在跃迁过程中，根据爱因斯坦的辐射理论，会发射出特定波长的光子。对于ArF准分子激光器，发射的光子波长主要为193nm，处于紫外波段。

气体介质与放电

- 准分子激光器的工作气体通常是稀有气体（如氩、氪、氙）和卤素气体（如氟、氯）的混合物。这些气体被密封在一个特殊的激光腔内。

- 放电是实现粒子数反转的关键。通过在气体中施加高电压脉冲，使气体发生电离和激发，从而产生大量的激发态准分子，为激光发射提供必要的条件。

主要特点 

波长特性

- 准分子激光器的输出波长主要在紫外波段，这使得它具有很高的光子能量。例如，193nm波长的光子能量足以打破有机分子中的化学键。这种高能量特性使得准分子激光器在材料加工和医疗领域有独特的应用，如用于切割角膜的近视矫正手术，它可以精确地消融角膜组织，因为紫外光能够使角膜组织中的化学键断裂，实现非常精细的组织去除。

脉冲特性

- 准分子激光器一般工作在脉冲模式下。脉冲宽度可以从纳秒级到几十纳秒不等。这种脉冲特性使得它能够在短时间内释放出高能量，对于需要瞬间高能量来进行加工或处理的场合非常有利。例如，在微加工领域，它可以在短脉冲时间内对材料进行蚀刻，减少热影响区，提高加工精度。

应用领域 

医疗行业

- 在眼科手术中，如近视矫正手术（LASIK和PRK），准分子激光器可以精确地改变角膜的曲率，从而矫正视力。其高能量的紫外光能够以极高的精度消融角膜组织，达到矫正近视、远视和散光的目的。

- 此外，在皮肤科，准分子激光器可用于治疗一些皮肤疾病，如白癜风、银屑病等。它通过去除病变的皮肤组织，刺激皮肤的再生，达到治疗效果。

微加工领域

- 准分子激光器可以用于半导体芯片制造。例如，在光刻技术中，它可以用来制造高精度的芯片图案。由于其波长较短，能够实现更小的特征尺寸，有助于提高芯片的集成度。

- 它还能用于微机电系统（MEMS）的制造，对微小的机械结构和电子元件进行精细加工，如制造微传感器、微执行器等。

材料表面处理

- 准分子激光器可以对材料表面进行改性。例如，通过照射可以使材料表面的化学结构发生变化，增强材料表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。在金属材料和高分子材料的表面处理中都有广泛的应用。

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