准分子激光气体应用
各种激光器的介绍
各种激光器的介绍激光（Laser）是光学与物理学领域中的重要研究方向之一，也是现代科学中应用最广泛的光源之一、激光器是产生、放大和产生激光的装置，它能够使光以高度有序的方式输出，并具有高度相干和高度定向的特性。
激光器可以根据不同的工作原理和激光频率，分为多种类型，下面将为大家介绍几种常见的激光器。
1. 固体激光器（Solid State laser）：固体激光器是利用固体材料作为介质的激光器。
固体激光器的工作物质通常为具有特殊能级结构的晶体或玻璃材料。
最早的固体激光器是由人工合成的红宝石晶体制成的。
它具有高度的可靠性、较高的功率输出和较宽的谱段覆盖等特点，广泛应用于医疗、测量、通信、材料加工等领域。
2. 气体激光器（Gas laser）：气体激光器是利用气体作为活性介质的激光器。
常见的气体激光器有二氧化碳激光器、氦氖激光器等。
其中，二氧化碳激光器是最早被发现和研究的激光器之一，具有连续激光输出、较高的功率密度和中远红外波段特点，广泛应用于材料加工、切割、医疗等领域。
3. 半导体激光器（Semiconductor laser）：半导体激光器是利用半导体材料作为活性介质的激光器。
它是目前应用最广泛的激光器之一，常见的有激光二极管（LD）和垂直腔面发射激光器（VCSEL）。
半导体激光器具有小巧轻便、功耗低、寿命长等特点，广泛应用于激光显示、光通信、生物医学等领域。
4. 光纤激光器（Fiber laser）：光纤激光器是利用光纤作为反射镜和放大介质的激光器。
它采用光纤的内部介质作为激光器的活性介质，激光通过光纤进行传输和放大。
光纤激光器具有高度稳定性、方便携带、适用于长距离传输等特点，广泛应用于材料加工、制造业、激光雷达等领域。
5. 半导体泵浦固体激光器（Diode-pumped solid-state laser）：半导体泵浦固体激光器是利用半导体激光器（如激光二极管）泵浦固体材料产生激光的激光器。
它继承了固体激光器的高功率、高效率和稳定性等特点，同时又具有半导体激光器小尺寸、低功耗等优势。
Cymer准分子激光器的工作原理及应用
Ｊｕｌ． ２００８（总第 １６２ 期） ６１
·设备与工艺·
电 子 工 业 专 用 设备
Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｅｌｅｃｔｒ ｏｎｉｃ Ｐｒ ｏｄｕｃｔｓ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒ ｉｎｇ
ＥＰＥ
激光放电箱２０％反 ＡＷＲ 光镜
激光能量采样
光栅 校准器
λ误差调整 ＷＣＭ
图 ３ 激光能量和波长采样及校准模块原理图
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ Ｃｙｍｅｒ ＥＬＳ－６０００ｓｅｒｉｅｓ ｌａｓｅｒ ａｎｄ ｉｔｓ ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ ｍｏｄｕｌｅｓ． Ｉｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ， ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｅｘｐｏｕｎｄｅｓ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｔｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｂｅａｍ ａｎｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｗｉｔｈ ｓｔｅｐｐｅｒ， ｆｉｎａｌｌｙ ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｓａｆｅ ｕｓｅ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｇａｓ ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｓｔａｆｆｓ ｆｒｏｍ ｈａｒｍ． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ： Ｅｘｃｉｍｅｒ ｌａｓｅｒ； Ｄｉｍｅｒｓ； Ｓｔｅｐｐｅｒ
脉冲转换
脉冲压缩
触发脉冲 λ调谐 步进马达
风扇 激光放
高压电源 ＣＰＵ
电箱体 激光能量采样
放电电极 ２０％反光镜
激光 能量 波长 校准 模块输出 激光接口来自λ误差调整操作台
ｓｔｅｐｐｅｒ
图 １ Ｃｙｍｅｒ 准 分 子 激 光 器 工 作 原 理 图
２．１ 激光放电箱体 激光放电箱体主要由放电电极，预电离器，循
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Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｅｌｅｃｔｒ ｏｎｉｃ Ｐｒ ｏｄｕｃｔｓ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒ ｉｎｇ
激光器的种类及应用
• 激光工作物质： 由半导体材料构成的有源区：Ⅲ－V族化合物，如GaAs，InP直接带隙结构， 导带底与价带顶都在K空间的同一位置，注人的电子－空穴带间的光跃迁 无需声子参与，跃迁几率很大，有很高的发光效率。 • 粒子数反转分布——通过 p-n结正向大注入途径来实现： 正向偏压下，大量电子和空穴分别通过耗尽层注入到p侧和n侧， ——导带中存在电子而价带空，形成粒子数反转分布。 • 谐振腔——一般通过解理形成： GaAs等材料折射率很高，解理面大约反射35%的入射光，可形成的一对优质F－P腔， 若再在两腔面分别镀以反射膜和增透膜，则可以进一步提高腔运行效果
准分子激光器激光波长(nm)
放电激发的准分子激光器结构与TEA型CO2激光器基本相同。 很难维持放电的长期稳定性，而要求脉冲宽度为几十ns的高速放电。 卤素气体活性很强，气体容易恶化，必须用耐腐蚀材料制作，并要定期更换气体。 通常采用He、Ne将由压力数千帕的稀有气体和压力数百帕的卤素气体组成的混合气 体稀释成数百千帕的混合气体作为激光工作物质，所形成的激光器输出能量为数百微 焦耳，发光效率1%，重复频率数千赫兹。
激光切开的典型运用
1 汽车范畴的运用 领先的三维激光设备, 不光能够完成车体零件的切开, 还可完成整个 轿车车身全体的切开、焊接、热处理、熔覆、乃至三维丈量, 然后完 成惯例加工无法完成的技能需求。德国通快公司的三维激光设备在 奔驰、通用公司、福特公司、雷诺公司、SKODA公司、欧宝公司、 SAAB公司、VOLVO公司和戴姆勒一克莱斯勒公司成功地运用多年。 2 航空范畴的广泛运用 世界上很多的航空发动机公司选用三维激光设备进行燃烧器段的高 温合金资料的切开和打孔使命, 在军用和民用航空器的铝合金资料或 特别资料的激光切开都获得了成功。
常用气体激光器讲解
4、输出波长易 被血红蛋白吸收，所以氩离子激光器对生物 止血效果最好。 在临床上主要用于外科手术，用它作“光 刀” ，尤其是上、下消化道出血时，氩离子激光器可以利用 光纤导人内镜进行止血等非手术治疗。目前它广泛用于眼科 凝固、皮肤科、内科等综合治疗领域。
表 氩离子激光的可见光光谱线
可见染料激光形成过程，经 历了两次无辐射跃迁。
三、染料分子的三重态“陷阱”
能级图中的T1和T2是三重态。 由于三重态T1较单态S1低，所以 处在S1中的分子很容易无辐射地 跃迁到T1上，又因为T1与S0之间 不产生辐射跃迁，而且T1的寿命 较长，约为10-4～10-3s，所以T1 态对于激发分子来说，相当于一个 “陷阱”。
采取两次电子碰撞将 氩原子激发到 3p44P态 要比直接碰撞、一次将 氩原子激发到3p44P态的 电子能量要小，后者只 能在低气压放电中才有 如此大的能量 （35.5eV）。
由于3p44P 和 3p44S能级上有许多 不同的电子态，所以 氩离子激光输出由丰 富的谱线。最强的谱 线波长是488.0nm、 514.5nm。
准分子激光切削
制做角膜瓣 角膜瓣复位
LASIK手术示意图
角膜微切器切割角膜
角膜瓣形成并翻转
角膜中间基质切削区准备
准分子激光切削角膜基质
角膜瓣复位
准分子激光角膜原位磨镶术完成
智慧型大小光斑技术:
三维主动眼球跟踪技术:
根据不同的个人数据，
除对眼球在XY轴运动进行追
系统自动调整光斑大小： 踪外，还可以追踪眼球在Z轴的立
二、工作原理
通常情况下，基态的稀有气体原子化学性质稳定，因此呈 两种气体混合状态（Rg+X） 。但当它们受到激发时，如电子 束的轰击或高压激励等，稀有气体原子就可能从基态跃迁到激 发态，甚至被电离，这时很容易和另一个原子形成一个寿命极 短的分子（RgX） ，这种处于激发态的分子称受激二聚物， 简称准分子。
激光诱导发射法在过程气体分析中的应用研究
激光诱导发射法在过程气体分析中的应用研究激光诱导发射法（LDI）是一种基于激光诱导等离子体（LIP）生成的方法，通过激光辐射样品，使其产生等离子体，从而实现分子光谱的测量。
这种分析方法已经在过程气体分析领域得到广泛应用，并且在监测大气污染物和工业排放气体中发挥重要作用。
本文将对激光诱导发射法在过程气体分析中的应用研究进行探讨。
首先，激光诱导发射法具有快速高效的特点，这使其在过程气体分析中具备优势。
相比于传统的气体分析方法，如气体色谱和质谱，LDI可以实现实时在线监测。
同时，LDI对被测样品具有非接触性，不会对样品造成损害，避免了传统方法中样品制备和处理的步骤，减少了实验成本和时间。
其次，激光诱导发射法在过程气体分析中的应用研究主要集中在两个方面：气体成分分析和气体浓度测量。
在气体成分分析方面，LDI可以通过分析样品产生的等离子体光谱来确定气体中的成分。
例如，通过测量气体中特定分子的吸收峰，可以确定样品中是否存在污染物或目标化合物。
在气体浓度测量方面，LDI可以利用等离子体辐射的强度与气体浓度之间的关系来进行定量分析。
通过校准实验，可以建立测量信号和气体浓度之间的线性关系，从而实现浓度的准确测量。
此外，激光诱导发射法还可以与其他分析技术相结合，提高过程气体分析的准确性和灵敏度。
例如，将LDI与质谱（MS）联用，可以实现对气体中微量组分的分析，提高检测的灵敏度。
同时，利用LDI与红外光谱（IR）联用，可以实现对气体中不同分子键的分析，扩展了LDI在过程气体分析中的应用范围。
但是，激光诱导发射法在过程气体分析中仍然存在一些挑战和限制。
首先，由于样品的复杂性和多变性，LDI对于不同样品的适应性有限，需要进行样品预处理和优化实验条件。
其次，LDI在过程气体分析中对环境温度、气体压力等因素的敏感性较高，需要进行仪器校正和温度控制等操作以保证测量结果的准确性。
此外，设备复杂，运行和维护成本较高，对操作者的要求较高。
气体激光手术设备在皮肤科治疗中的应用及效果分析
气体激光手术设备在皮肤科治疗中的应用及效果分析随着科学技术的不断进步，医疗器械也在不断创新与发展。
气体激光手术设备作为现代皮肤科治疗的一种新技术，被广泛应用于皮肤病的治疗。
本文将就气体激光手术设备在皮肤科治疗中的应用及效果进行详细分析。
一、气体激光手术设备的原理及特点气体激光手术设备利用气体激光产生的高能量光束，瞬间照射皮肤病变部位，通过光能的吸收和热效应来达到治疗的效果。
与传统的手术治疗方法相比，气体激光手术设备具有以下特点：1. 非接触式治疗：气体激光手术设备通过光能的作用，而非物理性的接触操作。
这种治疗方式可以减少疼痛感，避免伤口感染的风险。
2. 高精确性：气体激光手术设备精确控制治疗光束的强度、聚焦程度和照射时间。
这使得医生能够针对不同的皮肤病变进行个性化治疗，并最大限度地保护健康组织的完整性。
3. 无创伤性：气体激光手术设备通过气体激光产生的高能量光束将异常皮肤组织蒸发或破坏，而不会对周围组织产生明显的伤害。
这种治疗方式能够有效地减少疤痕和溶解度较低的问题。
二、气体激光手术设备在皮肤科治疗中的应用1. 血管病变治疗：气体激光手术设备可以通过选择性热损伤的方法治疗皮肤血管瘤、腺样丘疹状血管瘤等血管病变。
治疗过程中，气体激光手术设备可以精准控制光束的强度和聚焦程度，保护周围健康的血管组织，并取得良好的治疗效果。
2. 色素沉着治疗：色素沉着是皮肤科常见的问题之一，气体激光手术设备可以通过选择性光热损伤的方式，使色素细胞产生热凝固和碎裂，进而达到淡化或去除色素沉着的效果。
这种治疗方法非常适用于治疗黑色素瘤、雀斑、黄褐斑等色素性皮肤病变。
3. 皮肤刀治疗：气体激光手术设备也可以被用作是一种非手术性的皮肤刀，用来切除较浅的皮肤病变。
相比传统的手术刀，气体激光手术设备具有更好的掌控性和准确性，能够对较小的病变进行治疗，同时还能减少术后疼痛和创口愈合的时间。
三、气体激光手术设备的治疗效果气体激光手术设备在皮肤科治疗中取得了良好的效果。
常用激光器简介
几种常用激光器的概述一、CO2激光器1、背景气体激光技术自61年问世以来，发展极为迅速，受到许多国家的极大重视。
特别是近两年，以二氧化碳为主体工作物质的分子气体激光器的进展更为神速，已成为气体激光器中最有发展前途的器件。
二氧化碳分子气体激光器不仅工作波长(10.6微米)在大气“窗口”，而且它正向连续波大功率和高效率器件迈进。
1961年，Pola-nyi指出了分子的受激振动能级之间获得粒子反转的可能性。
在1964年1月美国贝尔电话实验室的C.K.N.Pate 研制出第一支二氧化碳分子气体激光器，输出功率仅为1毫瓦，其效率为0.01%。
不到两年，现在该类器件的连续波输出功率高达1200瓦，其效率为17 %，电源激励脉冲输出功率为825瓦，采用Q开关技术已获得50千瓦的脉冲功率输出。
最近，有人认为，进一步提高现有的工艺水平，近期可以达到几千瓦的连续波功率输出和30~40% 的效率。
2、工作原理CO2激光器中，主要的工作物质由CO₂，氮气，氦气三种气体组成。
其中CO₂是产生激光辐射的气体、氮气及氦气为辅助性气体。
加入其中的氦，可以加速010能级热弛预过程，因此有利于激光能级100及020的抽空。
氮气加入主要在CO₂激光器中起能量传递作用，为CO₂激光上能级粒子数的积累与大功率高效率的激光输出起到强有力的作用。
CO₂分子激光跃迁能级图CO₂激光器的激发条件：放电管中，通常输入几十mA或几百mA的直流电流。
放电时，放电管中的混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。
这时受到激发的氮分子便和CO₂分子发生碰撞，N2分子把自己的能量传递给CO2分子，CO₂分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转发出激光。
3、特点二氧化碳分子气体激光器不但具有一般气体激光器的高度相干性和频率稳定性的特点,而且还具有另外三个独有的特点：（1）工作波长处于大气“窗口”，可用于多路远距离通讯和红外雷达。
（2）大功率和高效率( 目前，氩离子激光器最高连续波输出功率为100瓦，其效率为0.17 %，原子激光器的连续波输出功率一般为毫瓦极,其效率约为0.1%，而二氧化碳分子激光器连续波输出功率高达1200瓦,其效率为17%）。
准分子激光
后遗症
目前激光治疗的方法多采用准分子激光角膜切削术（PRK）及准感分子激光原位角膜磨削术(LASIK)。在眼的 屈光系统中，角膜的屈光力占全部屈光力的 70%，角膜屈光力的轻度改变即能明显影响近视的度数。PRK及LASIK 两种手术正是通过切削中央角膜，使之变薄而降低其屈光力来达到矫正近视目的的。 PRK多应用于治疗中低度近 视，但由于破坏了角膜的正常解剖结构，术后可出现角膜上皮下雾状浑浊、青光眼或高眼压、眩光和回退等并发 症。LASIK可以保持前部角膜组织的正常解剖结构，能够减轻术后角膜组织愈合反应所引起的上皮下浑浊和屈光 回退，预后性较好，术后恢复和稳定性也较好，适合于中高度近视和近视散光的治疗。但LASIK也可能出现并发 症，如感染、欠矫或过矫、角膜穿透、医源性角膜散光、继发性圆锥角膜、角膜瓣不规则、眩光等等。这些并发 症如果及时发现并处理得当，大部分不会留下后遗症，也不会影响疗效。但是有些并发症确实妨碍视力恢复，比 如术前近视术后过矫成高度近视；或术前无散光，术后成为高度散光等等。如果手术致存留的角膜太薄，则无法 采用再次手术予以补救。又如，术中角膜穿透或术后继发严重的圆锥角膜，都可能令患者不得不接收角膜移植手 术，给患者带来新的麻烦。
应用
准分子激光首先被应用在工业上: 美国IBM公司开始使用并且改进准分子激光技术，主要应用在计算机芯片的制造以及塑料物质上蚀刻精确的 图形。 1980年IBM公司应用193nm准分子激光刨光钻石。 1982年IBM将准分子激光技术应用在半导体光刻工艺中. 1986年AT&T贝尔实验室研制出第一台准分子激光分步投影光刻机. 目前准分子激光已广泛应用在临床医学以及科学研究与工业应用方面，如：钻孔、标记表面处理、激光化学 气相沉积，物理气相沉积，磁头与光学镜片和硅晶圆的清洁等方面,微机电系统相关的微制造技术． 准分子激光于90年代始在医学上得到运用，主要有： 眼科：使用193nm准分子激光进行LASIK手术，矫治屈光不正（近视、远视、散光）。 1983年，哥伦比亚大学的MD.Stephen Trokel以及IBM的Srinicasan首先提出用激光治疗近视的构思，并在 动物角膜上开始实验。
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Xe，Hcl，电子级
美国（Photomedex）
308nm
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Xe，Hcl，电子级
作为当今最有效，最可靠的脉冲紫外激光技术的代表，准分子激光器有效的推进了诸如半导体，AMOLED平板显示，薄膜，硅底板加工、有机金属沉淀、高温超导、刻蚀、材料研究、汽车制造、生物医疗、光纤、钻石达标设备及可替代能源等多种成长型工业中的技术更新。
准分子激光气体应用
准分子激光气体（Excimer Laser Gas Mixtures）包括AF(193nm)，KrF(248nm)，XeCl（308nm）预混气体，主要应用于眼科医疗、光纤、半导体、材料科学、电子、平板等领域。
技术指标（Technical indicators）
使用机型
波长
钢瓶规格
193nm
16L
CGA 679
雷赛（LASERSIGHT）
193nm
10L
CGA 679
爱尔康（Alcon）
193nm
16L
CGA 679
康奥（SCHWIND）
193nm
20L
DIN8, DIN14
视可佳（六六视觉）
193nm
93nm
16L
CGA 679
科医人（COHERENT）
阀门规格
工作气体
鹰视（COHERENT）
193nm
20L
DIN8
F2，9.9%
博士伦（B&L）
193nm
20L,50L
DIN8
Ar，99.9999%
蔡司（ZEISS）
193nm
10L,20L
DIN8
He，99.9999%
威视（VISX）
193nm
16L
CGA 679
Ne，99.9999%
尼德克（NIDEX）