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準分子激光器

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1定義

準分子激光器
準分子激光器

  準分子激光器

excimer laser
以準分子為工作物質的一類氣體激光器件。常用相對論電子束(能量大於200千電子伏特)或橫向快速脈衝放電來實現激勵。當受激態準分子的不穩定分子鍵斷裂而離解成基態原子時,受激態的能量以激光輻射的形式放出。

2誕生及發展

第一台準分子激光器於1970年誕生,它利用強電子束激勵液態氙,獲得氙準分子的激射作用,激光波長為1720埃。隨後,氣相氙分子以及其它稀有氣體準分子,稀有氣體氧化物準分子(氧化氪、氧化氙、氧化氬等),金屬蒸氣-稀有氣體準分子(氙化鈉等);稀有氣體單鹵化物準分子(氟化氙、氟化氬、氟化氪、氯化氙、溴化氙、碘化氙、氯化氪等),金屬鹵化物準分子(氯化汞、溴化汞等)和金屬準分子(鈉準分子等)陸續誕生。準分子激光物質具有低能態的排斥性,可以把它有效地抽空,故無低態吸收與能量虧損,粒子數反轉很容易,增益大,轉換效率高,重複率高,輻射波長短,主要在紫外和真空紫外(少數延伸至可見光)區域振蕩,調諧範圍較寬。它在分離同位素,紫外光化學,激光光譜學,快速攝影,高解析度全息術,激光武器,物質結構研究,光通信,遙感,集成光學,非線性光學,農業,醫學,生物學以及泵浦可調諧染料激光器等方面已獲得比較廣泛的應用,而且可望發展成為用於核聚變的激光器件。

3特點

1、準分子以激發態形式存在,壽命很短,僅有10的-8次方S量級,基態為10的-13次方S量級,躍遷發生在低激發態和排斥的基態(或弱束縛)之間,其熒光譜為一連續帶。
2、由於其熒光譜為一連續帶,故可以實現波長可調諧運轉。
3、由於激光躍遷的下能級(基態)的離子迅速離解,激光下能級基本為空的,極易實現粒子數反轉,因此量子效率很高,接近100%,且可以高重複頻率運轉。
4、輸出激光波長主要在紫外線到可見光段,波長短、頻率高、能量大、焦斑小、加工解析度高,羹適合用於高質量的激光加工。

4醫學領域使用

在醫學領域中使用的激光器種類非常多,常用於眼科治療的主要有紅寶石(rudy)激光、氬離子(Ar+)激光、氪離子(Kr+)、染料(dye)激光、摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG)激光和氟化氬(ArF)準分子激光等固體、氣體和液體的激光器,用連續的、脈衝的和調Q的方式,治療眼底部色素膜和屈光間質等部位的數十種有關眼部疾病。
眼科使用的準分子激光, 是以氬氣(Argon) 和氟氣( Fluoride) 為工作氣體產生的激光。所謂準分子激光,是指受激二聚體(惰性氣體和鹵素兩種元素)所產生的激光,波長範圍為157~353nm,所屬紫外激光波段。現在用於臨床的氟化氬(ArF)混合物產生的波長為193nm的超紫外冷激光.
波長為193nm的ArF準分子激光,進行屈光手術的機理就是光化學效應。準分子激光單個光子的能量大約是6.4eV,而角膜組織中肽鍵與碳分子鍵的結合能量僅為3.6eV。當其高能量的光子照射到角膜,直接將組織內的分子鍵打斷,導致角膜組織碎裂而達到消融切割組織的目的,並且由於準分子激光脈寬短(10~20nm),又是光化學效應切除。因此,對切除周圍組織的機械損傷和熱損傷極小(﹤0.30μm)。
用這種刀施行光切術,其切割精度可達到μm級,其刀口損傷範圍僅達nm級,而且由於無熱效應而不會損傷鄰近組織。所以現已運用於角膜手術,如角膜屈光手術、角膜疤痕去除等。
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