準(zhǔn)分子激光器推進技術(shù)革新
作為當(dāng)今最有效、最可靠的脈沖紫外激光技術(shù)的代表，準(zhǔn)分子激光器有效地推進了諸如平板顯示、汽車制造、生物醫(yī)學(xué)設(shè)備及可替代能源等多種成長型工業(yè)中的技術(shù)革新。
波長和輸出功率，這兩個基本屬性的結(jié)合，決定了準(zhǔn)分子激光器在上述這些高科技產(chǎn)業(yè)中的獨特價值。因為，這些工業(yè)領(lǐng)域比以往任何時候更需要平衡日益增長的性能需求與加工速度及制造成本之間的矛盾。

紫外表面處理
準(zhǔn)分子激光是一種窄帶寬的紫外光源，可以為基于商用激光的制造業(yè)提供最短的波長或（相當(dāng)于）最高的激光光子能量。由于在激光材料加工領(lǐng)域可以達到的光學(xué)分辨率與激光波長有關(guān)，因此短波長的準(zhǔn)分子激光成為市場上最為精確的光學(xué)加工工具。利用基于商用準(zhǔn)分子激光的材料加工系統(tǒng)，如圖1所示，可以獲得接近1祄的特征尺寸[1]（具體數(shù)值取決于波長和材料）。


 

圖1. 對堅硬的固體材料層使用248nm準(zhǔn)分子激光掩膜成像形成的大面積薄膜圖樣。整個高分辨率圖樣的獲得僅利用了單個準(zhǔn)分子激光脈沖。

而且，短波長代表著最小的橫向結(jié)構(gòu)，同時，材料對高光子能量（例如，248nm時為5eV或 193nm時為6.4eV）的強烈吸收，又將意味著激光對材料縱向的影響非常有限。實際上，準(zhǔn)分子激光在薄膜材料加工中的深度分辨率在亞微米范圍，通常每脈沖可以小至50nm（具體數(shù)值取決于樣本材料和激光波長）。


 

圖2. 鉆石經(jīng)193nm準(zhǔn)分子激光燒蝕形成的凹坑：左圖為10個激光脈沖情況，右圖為600個激光脈沖情況。凹坑的平整度表明了準(zhǔn)分子激光光束在整個照明區(qū)域具有極高的均勻性。

準(zhǔn)分子激光在樣本材料的橫向及縱向均可以提供無可匹敵的高分辨率光學(xué)加工能力。在通過改變微結(jié)構(gòu)來增進大表面功能的領(lǐng)域，準(zhǔn)分子激光已成為最為理想的工具。
除此之外，準(zhǔn)分子激光是目前基于商用激光的制造業(yè)中，可利用的最強紫外激光。

紫外技術(shù)比較
現(xiàn)在，準(zhǔn)分子激光在308nm的輸出功率已經(jīng)超過500W，如圖3所示。圖中對基于準(zhǔn)分子激光技術(shù)、二極管泵浦及閃光燈泵浦的全固態(tài)激光技術(shù)所能取得的功率水平進行了對比。目前先進水平的準(zhǔn)分子激光器可以輸出高達1J的脈沖能量，同時重復(fù)頻率可高達600Hz。由于極高的脈沖能量，可使處于每平方厘米高達1J的能量密度下、面積寬達30mm2的樣品，通過逐個準(zhǔn)分子激光脈沖的刻蝕，實現(xiàn)樣品的微細構(gòu)造。這種微細構(gòu)造的實現(xiàn)過程，如果轉(zhuǎn)化到更大的尺度上，可以比喻為用一片片青草去構(gòu)造足球場。


 

圖3. 各種高功率準(zhǔn)分子激光器的輸出功率水平與基于全固態(tài)的355nm激光技術(shù)比較，圖中給出了308nm和248nm波長的準(zhǔn)分子激光情況。