前景广阔准分子激光器在三大领域的应用

2018-09-17 10:10

准分子激光器是以准分子作为工作物质的一类气体激光器。准分子激光之所以被称为准分子，因为它并不是由稳定的分子产生，而是惰性气体和卤素气体相结合的混合气体受电子束激发，形成的分子向其基态跃迁时发射所产生的激光。准分子激光是一种冷激光，完全没有热效应，这是一种非常少见的特性。此外，准分子激光是一种方向性强、波长纯度高、输出功率大的脉冲激光。

准分子激光器应用广泛

准分子激光器同时拥有紫外波长输出和高脉冲能量的特点，高脉冲能量是其得以广泛应用的关键所在。而短波长的特性则有利于生产出高精度产品，这是基于衍射效应下光学分辨率随波长比例缩小的原理来实现的。高脉冲能量与高重频的结合，可以实现生产量的大幅提高。

其实，早在40多年前，相干公司的前身——Lambda Physik公司便推出了世界上第一台商用准分子激光器。其开发者Bernd Steyer和Dirk Basting都是化学家，这台激光器不是为工业用途开发，则是作为光化学和染料激光抽运源。

虽然相较于光纤激光器、半导体激光器、CO2激光器而言，准分子激光器被提及的并不算多。但是，实际上准分子早已深入到我们的日常生活中。由于准分子激光拥有众多优良特性，在许多领域获得高度重视，其中最具代表性的有视力矫正、光刻、以及显示领域等。

医疗：突出特性助力视力矫正

在医疗领域，准分子激光已经获得了极为广泛的应用，这项技术为近视患者们带来福音。准分子激光治疗近视最早于1985年开始在临床上应用，而最早使用这一技术的是美国医生。近三十多年来，由于市场需求的不断增长，该项技术获得了迅速发展，于上世纪九十年代初开始传入中国。据相关数据统计，每年有超过百万人接收准分子激光技术的LASIK手术。

准分激光是一种气体脉冲激光，产生的是波长为193nm的准分子激光，这是一种超紫外线光波。该波长的激光吸收范围较窄，激光的能量几乎完全被角膜上皮细胞和基质所吸收。超过这个范围内的组织则不会吸收到激光，每一个激光脉冲可以切削0．2到0．25um厚度的生物组织，周围的组织不会损伤。

此外，由于准分子激光与生物组织作用时发生的不是热效应，而是光化反应，组织受到远紫外光激光作用时，分子之间的结合键会发生断裂，将组织直接分离成挥发性的碎片，对周围组织不产生影响，达到对角膜的重塑目的。

由于在应用上巨大优势，准分子激光技术已经受到了全球各国的高度重视。早在2013年，美国前总统奥巴马曾给IBM三位科学家颁发美国国家科技创新奖章，表彰他们在医疗准分子激光器技术上所做出的突出贡献。

光刻：高性能集成电路关键技术

准分子激光器对于制造高度小型化的集成电路IC也是至关重要的。美国IBM公司很早便开始采用准分子激光技术，并且不断改进这项技术，主要应用于计算机芯片的制造。此外，便是在塑料物质上进行精确图形的蚀刻。

248 nm和193 nm的准分子激光器都可以用于光刻，特别是193 nm的准分子激光使得电路特性降至10 nm，远远低于衍射极限。随着消费者对电子产品性能要求的不断提升，市场对更紧凑、节能、功能更强大电路封装需求更为迫切，准分子激光器已经成为制造集成电路中的关键技术。

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