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?,因而相干長度相當短,使得樣品中的干涉效應減到zui小,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。
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。
YAG激光器既可做平面切割,也可做斜角切割加工,且邊緣整齊、平滑,適用于金屬板、玻璃等高精度的切割加工。比起普通二氧化碳激光切割機更節(jié)省空間和氣體消耗量,光電轉(zhuǎn)化率高,是節(jié)能環(huán)保的新產(chǎn)品,也是世界上技術(shù)產(chǎn)品之一。
YAG激光器內(nèi)部裝有氪燈和YAG晶體棒,分別套入通水管,通水后以水冷方式進行冷卻。腔體反射鍍金處理。由于輸入激光功率需要高聚效率和鍍金膜層高反射率,所以在特殊情況下需要定期對石英玻璃管和金屬腔體進行專業(yè)性的潔凈處理,以清除古典濾光管內(nèi)外的水污垢和鍍金膜層的雜質(zhì)或水份。
YAG激光器是利用受激輻射原理使光在某些受激發(fā)的物質(zhì)中放大或振蕩發(fā)射的器件。產(chǎn)生激光的*的條件是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和增益大過損耗,所以裝置中*的組成部分有激勵源、具有亞穩(wěn)態(tài)能級的工作介質(zhì)兩個部分。激勵是工作介質(zhì)吸收外來能量后激發(fā)到激發(fā)態(tài),為實現(xiàn)并維持粒子數(shù)反轉(zhuǎn)創(chuàng)造條件。YAG激光器中常見的組成部分還有諧振腔,但諧振腔并非*的組成部分,諧振腔可使腔內(nèi)的光子有一致的頻率、相位和運行方向,從而使激光具有良好的方向性和相干性。
光纖激光切割機具有高的電光轉(zhuǎn)換效率,其電光轉(zhuǎn)換效率達25%,比傳統(tǒng)激光切割機的電光轉(zhuǎn)換效率高出數(shù)倍,而綜合運行費用卻僅為傳統(tǒng)激光切割機的15%。同時,光纖激光切割機體積較小,其激光發(fā)生器的占地面積不到1平方米,整體占地面積約50平方米,為傳統(tǒng)激光切割機的三分之二。所以,在激光器的選擇上,要考慮到各種參數(shù),以及自身的實際需要,只有這樣,才能讓激光器發(fā)揮出它的zui大效能。
相對于YAG激光器的優(yōu)點:
1、光纖的可繞性所帶來的小型化、集約化優(yōu)勢。
2、細長的光纖具有降低的體積面積比,散熱快、損耗低。
3、由于光纖激光器的諧振腔內(nèi)無光學鏡片,具有免調(diào)節(jié)、免維護、高穩(wěn)定性的優(yōu)點,這是傳統(tǒng)YAG激光器*的。
4、光纖導出,使得激光器能輕易勝任各種多維任意空間加工應用,使機械系統(tǒng)的設計變得非常簡單。
5、勝任惡劣的工作環(huán)境,對灰塵、震蕩、沖擊、濕度、溫度具有很高的容忍度。
6、高的電光效率:綜合電光效率高達20%以上,大幅度節(jié)約工作時的耗電,節(jié)約運行成本。