准分子激光器能量输出与维护自 1960 年美国在实验室用红宝石晶体获得了激光输出后,激光 器件和技术得到了突飞猛进的发展由固体激光器发展到气体、液体、 化学及自由电子激光器等准分子激光器是气体激光器的一种,工作 介质为准分子气体,工作气体常态下为原子,在激发态能够 暂时结合成不稳定的分子叫做受激准分子,简称准分子准分子激光器具有工作波长短、脉宽窄、单脉冲能量高及峰值 功率高等特点,作为紫外辐射光源已在工业、医学和科研领域得到 了及其广泛的应用目前最常用的准分子激光器的输出波长有:308nm XeCl 准分子激光器248nm KrF 准分子激光器193nm ArF 准分子激光器准分子激光器是一种横向激励高气压、高电压快速放电泵浦的激 光器,要得到很陡的窄脉冲,放电回路中要选用快速开关,常用的是 氢闸流管主放电通过阴极电极和阳极电极间实现均匀放电,常用的 电极有儒可夫斯基电极和江氏电极面型等为了获得均匀放电和降低着火电压,采用了双放电技术在阳极 和阴极之间靠近阴极附近加入了第三根电极(预电离电极),在主放 电之前,预电离电极和主放电的阴极间先加上高压,使它们之间发生 电晕放电或针式阵列预电离放电,在阴极附近形成均匀的电离层,然 后再在阴极和阳极间加上高电压并发生辉光放电。
为得到特定波长的激光输出,需要充入不同的惰性气体外,还有 充入一定比例的卤素气体如KrF、ArF激光器要充入氟化物气体, XeCl 激光器要充入氯化氢气体,它们都有腐蚀和毒害作用(在工作 气体中含量较低约 0.2%)为提高频率并获得较大的粒子反转数和较 大的增益,工作气体需要高速流动,因此在激光腔内安装了横流循环 风机使激光器在高重复频率下也能获得稳定的能量输出影响激光器能量输出的因素很多:1、 主放电电极和预电离电极在高重频下(数百赫兹),需要连续 放电,各电极在放电过程中会有少量的金属分子离析,进而造成激光 腔内及激光腔镜尘埃的污染,影响激光的输出能量要得到额定的能 量输出,就要提高注入能量(输入电压),电压的提高必然加速电极 的损伤,最终导致电极间产生丝状放电,能量急剧下降2、 由于工作气体不纯、配比失调、循环风机不能正常工作、激 光腔有泄漏(少量),造成气压和电压不匹配,使气体寿命下降造 成能量输出不稳定3、 放电回路接触不良、电容老化使电容容量下降、氢闸流管老 化或损坏,都能产生能量下降或激光器不能正常工作准分子激光器结构复杂,精度要求高,因此对设计制造和维修都 有严格的操作程序和要求,维修人员需具有多年的装配和维修经验才能胜任。
目前,市场上的准分子激光器主要是国外进口产品,维修工程师程序 化操作、模块化检测,主要的维修手段是更换模块甚至返回原厂(激 光腔体问题),致使维修费用昂贵。