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准分子激光技术

准分子激光器是目前紫外波段输出功率最大的激光器件, 广泛应用于工业、医疗和科研等领域。自 1970 年 H. G. Bosov 采用强流电子束激发液态氙得到 Xe2 准分子激光输出, 40 年来, 准分子激光器得到了迅速发展。特别是稀有气体卤化物准分子激光器, 由于其输出激光峰值功率高、脉冲能量大、波长在紫外区的特点, 发展迅速并得到了广泛的应用, 是目前主要使用的准分子激光器。

2007 年光刻用准分子激光器的销售额达 3. 99亿美元, 即使是受金融危机影响的 2009 年销售额仍然为 1. 35 亿美元, 其市场占有率在所有工业应用激光器( 非激光二极管) 中名列第三, 仅次于固体激光器和 CO2 激光器 。

本文首先介绍了准分子激光能级结构和光谱特性; 回顾了准分子激光及实用准分子器件的发展历史; 简单介绍了准分子激光的激励方式; 着重介绍了快放电激励实用准分子器件的相关技术; 分析了准分子激光光刻应用及近期技术发展; 最后举例介绍了准分子激光在不同领域的应用。

准分子是一种在激发态复合成分子, 而在基态离解成原子的不稳定缔合物。准分子激光跃迁发生在束缚的激发态到排斥的基态, 属于束缚- 自由跃迁。准分子英文名称 ex cimer 是 excited dimer的缩写。Ex cimer 原单指二聚体的同核准分子, 后来诞生的稀有气体卤化物等异核准分子被称为ex ciplexes( ex cited complex es 的缩写) 。但出于习惯的叫法, 后来所有准分子都被称为 ex cimer。

准分子激光可分为四类:
1) 稀有气体准分子, 如 Xe2 , Kr2 , Ar2 等;
2) 稀有气体卤化物准分子, 如 XeF, Ar F, XeCl等;
3) 卤素气体准分子, 如 F2 等;
4) 稀有气体和卤素气体三原子准分子, 如Ar2 Cl, Ar2F 等。

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