准分子激光器是气体激光器家族中一名非常特殊的成员,其工作物质由惰性气体(氖、氩、氪、氙等)和卤族元素(氟、氯、溴等)组成,在基态,呈两种原子气体混合状,被短脉冲电流激发到激光高能级时生成化合物,化合物的每个分子由两种气体各贡献1个原子组成,这就是“准分子”这一名称的来历。
准分子激光器最常见的有氟化氩(arf)、氟化氪(krf)、氯化氙(xecl)等,这类激光器一般以短脉冲方式工作在紫外波段。
第一台准分子激光器于1970年诞生,它利用强电子束激励液态氙,获得氙准分子的激射作用,激光波长为1720埃。随后,气相氙分子以及其它稀有气体准分子,稀有气体氧化物准分子(氧化氪、氧化氙、氧化氩等),金属蒸气-稀有气体准分子(氙化钠等);稀有气体单齿化物准分子(氟化氙、氟化氩、氟化氪、氯化氙、溴化氙、碘化氙、氯化氪等),金属齿化物准分子(氯化汞、溴化汞等)和金属准分子(钠准分子等)陆续诞生。准分子激光物质具有低能态的排斥性,可以把它有效地抽空,故无低态吸收与能量亏损,粒子数反转很容易,增益大,转换效率高,重复率高,辐射波长短,主要在紫外和真空紫外(少数延伸至可见光)区域振荡,调谐范围较宽。它在分离同位素,紫外光化学,激光光谱学,快速摄影,高分辨率全息术,激光武器,物质结构研究,光通信,遥感,集成光学,非线性光学,农业,医学,生物学以及泵浦可调谐染料激光器等方面已获得比较广泛的应用,而且可望发展成为用于核聚变的激光器件。
激光介质 |
ArF |
KrF |
XeCl |
波长(nm) |
193 |
248 |
308 |
最大脉冲能量@1Hz (mJ) |
200/500 |
300/800 |
220/500 |
脉冲宽度(ns) |
15-30 |
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脉冲-脉冲稳定性(%) |
3-5 |
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光斑尺寸(mm) |
10×25 |
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最大重复频率(Hz) |
25 |
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尺寸(长×宽×高)(mm) |
1260 mm x 350 mm x 700 mm |
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重量(kg) |
200 |
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所需电源 |
380V/50Hz |
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功耗(kW) |
4.2 |
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