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准分子激光器通过激光引发光化反应
发布时间:2019-08-14   点击次数:324次
     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。
 
    准分子激光器激光用于半导体处理,特别是半导体表面退火,是一种有希望的应用,潜在的市场是很大的。激光处理比常规热处理的优点是能够纺织退火期间参杂剂的再分布,同事保持适当的再结晶和参杂剂活化。准分子激光能对样品均匀照射,而且准分子激光的光谱相当的宽,因而相干长度相当短,使得样品中的干涉效应减,而在以往的激光退火中,这时难以解决的问题。准分子激光的紫外波长很适于退火样品的薄层穿透,准分子激光还可以聚焦成微米级尺寸进行材料处理。
 
    准分子激光器的特点:
 
    1、准分子以激发态形式存在,寿命很短,仅有10的-8次方S量级,基态为10的-13次方S量级,跃迁发生在低激发态和排斥的基态(或弱束缚)之间,其荧光谱为一连续带。
 
    2、由于其荧光谱为一连续带,故可以实现波长可调谐运转。
 
    3、由于激光跃迁的下能级(基态)的离子迅速离解,激光下能级基本为空的,易实现粒子数反转,因此量子效率很高,接近100%,且可以高重复频率运转。
 
    4、输出激光波长主要在紫外线到可见光段,波长短、频率高、能量大、焦斑小、加工分辨率高,适合用于高质量的激光加工。
 
    利用准分子激光的良好聚焦作用,通过激光引发光化反应,使表面出现微米量级的沉淀或蚀刻。例如,用波长为193毫微米的氟化氩准分子激光在样品表面光解三氯化硼,已经实现了单晶硅和多晶硅的掺杂。此外,用脉宽为7豪微秒的准分子激光瞬间熔化表面,可使掺杂剂扩散到几千埃的深度并使掺杂剂完全活化。采用这种技术制造的太阳能电池,转换效率约为13-14%。
 
    准分子激光器在医学领域使用:
 
    在医学领域中使用的激光器种类非常多,常用于眼科治疗的主要有红宝石激光、氩离子激光、氪离子、染料激光、掺钕钇铝石榴石激光和氟化氩准分子激光等固体、气体和液体的激光器,用连续的、脉冲的和调Q的方式,治疗眼底部色素膜和屈光间质等部位的数十种有关眼部疾病。
 
    眼科使用的准分子激光, 是以氩气和氟气为工作气体产生的激光。所谓准分子激光,是指受激二聚体所产生的激光,波长范围为157~353nm,所属紫外激光波段。用于临床的氟化氩混合物产生的波长为193nm的超紫外冷激光。
 
    波长为193nm的ArF准分子激光,进行屈光手术的机理就是光化学效应。准分子激光单个光子的能量大约是6.4eV,而角膜组织中肽键与碳分子键的结合能量仅为3.6eV。当其高能量的光子照射到角膜,直接将组织内的分子键打断,导致角膜组织碎裂而达到消融切割组织的目的,并且由于准分子激光脉宽短,又是光化学效应切除。因此,对切除周围组织的机械损伤和热损伤小。
 
    用这种刀施行光切术,其切割精度可达到μm级,其刀口损伤范围仅达nm级,而且由于无热效应而不会损伤邻近组织。所以现已运用于角膜手术,如角膜屈光手术、角膜疤痕去除等。

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