最新科技：准分子激光器技术进步

工业准分子激光器的结构如图1.22所示，其激励脉宽为50～100ns，电压为35～50kV的脉冲电源，电极间峰值电流密度大约为1kA/cm²，对10⁸/cm³的预电离应避免产生电子激发。轻微火花放电产生的超紫外光注入腔体内，超紫外光的光子能量高，而且具有非常高的峰值功率密度（见2.1节），大约为10MW/cm²到200TW/cm²（热扩散试验），超紫外激光加工已形成了一个应用领域。

准分子激光器的光学器件采用熔融的石英、透明的CaF₂和MgF₂制造，其中一个反射镜的后表面有高反射率的Al镀膜，这是为了避免它受到卤素气体的腐蚀。输出窗口的反射率一般为8%，输出窗口会因为形成晶格缺陷而发生变质，晶格缺陷主要是由于窗口受到强烈的照射而形成的。运行时输出窗口的损坏程度有时可以通过窗口所积累的荧光物质进行监测。

图1.22 准分子激光器的基本结构(www.xing528.com)

通过改变气体的成分可以改变输出光的波长，对于采用镀膜的光学器件，改变镀膜的成分有时也可以改变输出光的波长。输出光束的尺寸由谐振腔中孔隙的大小所决定，一般为一个长2～3cm、宽1cm的矩形。由于谐振腔具有高的菲涅尔数，并且系统处于超辐射状态，因此输出光在1cm距离内的发散度为2～10mrad。为了提高光束质量，必须安装特殊的光学器件，其中最成功的技术是使用一个主激光作为放大器，对从一个几毫焦激光振荡器发出的种子光束进行放大。

气体混合物一般为4×10⁵～5×10⁵Pa的卤素气体，还需要3×10³～5×10⁴Pa的Ar、Kr或Xe，其余为4×10⁵～5×10⁵Pa的He或Ne。为减少危险，通常在He气中加入5%的卤素气体。经由腐蚀作用形成的粉末状颗粒会使气体慢慢退化，气流中的粉末状颗粒可以被过滤掉。每次注满气体后，激光器可以发出大约10⁶个脉冲。准分子激光器的运行成本比较高，达到了10～30美元/h，主要是维护和设备费用。采用低温分离器可以提高寿命，并使运行费用降低到只有1～2美元/h^[4]。更深入的信息请看Duley的书《UV laser》^[9]。