准分子激光

准分子激光是可以在紫外波长范围内产生电磁辐射的气体激光器。 应用示例包括近视手术矫正、用于生产高度集成半导体组件的光刻或微材料加工（例如，为喷墨打印机“钻孔”极细的喷嘴）。

二聚体基本上是两个相同的原子或分子。 然而，惰性气体卤化物目前主要用作激光活性介质。

用作准分子的惰性气体卤化物只能以激发分子形式存在，基态不稳定。 它们可以通过放电或强大的电子束将惰性气体和卤素之间的化学反应引导到激发的惰性气体卤化物的所需方向来形成。 由于激发分子是亚稳态的，惰性气体卤化物最初富集并发生粒子数反转，这意味着处于激发态的分子比处于基态的分子多（见图）。 激发的分子可以以紫外线辐射的形式释放储存的能量，转变为不稳定的基态并立即分解成它们的成分。 这种转变可以由所有激发分子中相同波长的入射紫外光同时触发，从而产生激光束。

大多数准分子激光只能在脉冲模式下运行。 脉冲持续时间在 300 fs 和 40 ns 之间。 今天准分子激光的重复率最多也就几千赫兹。 在工业领域，使用脉冲能量高达 1.2 J 的准分子激光。

准分子激发光的波长由激发过程中产生的分子决定。 相应的原料（气体）是 提供气瓶。 激光腔中产生激光活性准分子或激基复合物的气体混合物由百分之几的活性气体成分和缓冲气体（氦气或氖气）组成，必须定期更换，因为时间较长停机时间以及在持续运行期间以脉冲能量低于可接受值的方式改变气体混合物的特性。

自 20 世纪 90 年代中期以来，KrF 和 ArF 准分子激发光已被用于光刻以曝光光敏光刻胶。 短波长能够制造 28 纳米宽的结构（使用简单的多重图案化技术，更复杂的甚至达到 10 纳米），因此仍然是所有现代 CMOS 技术集成电路制造的基础，即使最新的产品已经在最关键的水平上使用 EUV 光刻。准分子激光还用于直接处理几乎所有材料（陶瓷、金属、塑料等），以生产横向尺寸在亚微米范围内的结构。 这方面的例子是光纤布拉格光栅 (FBG) 的生产或表面的微加工。

准分子激发光在医学上也有许多应用。 例如，它们用于切割人体组织。 脉冲激光辐射（频率在 100 和 200 赫兹之间）通常用于此，这意味着周围组织不会被加热，并且伤口愈合过程不会产生明显的疼痛。 每个脉冲可去除多达 2 µm 的组织。 这一点和非常小的焦点直径使准分子激光对眼科应用具有吸引力，例如 LASIK，并且越来越多地取代使用氩、Nd:YAG 和 CO2 激光的“热切割方法”，这些激光对人体组织具有更大的穿透深度。

为了保护古迹和保护文化资产，准分子激光器已被讨论了很长时间并且已经被使用，例如用于温和去除腐蚀沉积物或艺术品上不需要的涂层。