如果以人的年齡來(lái)算，準(zhǔn)分子激光器在激光器群體中已屬中年，但是它在某些關(guān)鍵應(yīng)用中，仍是紫外和深紫外光的高功率光源。
40年前，Lambda Physik公司（現(xiàn)在的Coherent公司）推出了第一臺(tái)商用準(zhǔn)分子激光器。有趣的是，其開(kāi)發(fā)者Bernd Steyer和Dirk Basting都是化學(xué)家，他們當(dāng)時(shí)的主要目標(biāo)是開(kāi)發(fā)光化學(xué)和染料激光抽運(yùn)源。準(zhǔn)分子激光器進(jìn)入市場(chǎng)不久，Lambda Physik公司便開(kāi)始研究其他可能的應(yīng)用。
眾觀歷史，可以說(shuō)，沒(méi)有哪個(gè)激光技術(shù)像準(zhǔn)分子激光器技術(shù)一樣對(duì)我們的日常生活產(chǎn)生更深遠(yuǎn)的影響了。
激光原位角膜磨鑲術(shù)（LASIK）、光刻和顯示器生產(chǎn)3個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用說(shuō)明了準(zhǔn)分子激光器的獨(dú)特性能，并使該技術(shù)沿用至今。
獨(dú)特的輸出，獨(dú)特的效益
準(zhǔn)分子激光器同時(shí)擁有紫外波長(zhǎng)輸出和高脈沖能量的特點(diǎn)，高脈沖能量是它們被廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。短波長(zhǎng)可以確保生產(chǎn)出高精度分辨率的產(chǎn)品，這是基于在衍射效應(yīng)作用下光學(xué)分辨率隨波長(zhǎng)按比例縮小的原理。高脈沖能量與高重頻的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)量和降低生產(chǎn)單個(gè)產(chǎn)品所需時(shí)間的目標(biāo)。
從實(shí)用角度來(lái)看，由于制造商致力于改善準(zhǔn)分子激光器的輸出特性，以使其適應(yīng)特定應(yīng)用的需求，這就強(qiáng)化了其在市場(chǎng)上的重要性。例如，第一臺(tái)商用準(zhǔn)分子激光器，Lambda Physik公司生產(chǎn)的EMG 500（它的最大運(yùn)轉(zhuǎn)頻率是20 Hz），現(xiàn)在許多準(zhǔn)分子激光器均支持多千赫的重復(fù)率（見(jiàn)圖1）。同時(shí)，激光生產(chǎn)商也大大改善了準(zhǔn)分子激光器的服務(wù)特性和總成本，以保持與其他激光技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力。
圖1 第一臺(tái)商用準(zhǔn)分子激光器是Lambda Physik公司的EMG 500，其在248 nm處產(chǎn)生220 mJ的脈沖能量，重復(fù)頻率高達(dá)20 Hz。
視力矯正
每年，全世界有超過(guò)一百萬(wàn)人接受LASIK激光視力矯正手術(shù)，這極大地改善了人們的生活質(zhì)量（見(jiàn)圖2）。
圖2 LASIK手術(shù)每年可以改善一百多萬(wàn)人的生活質(zhì)量。
1989年推出的LASIK是準(zhǔn)分子激光器的第一個(gè)主要非科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。該激光器仍是單位放電體積輸出能量最大的激光器。該技術(shù)的發(fā)展歷程從最初對(duì)豬眼睛的粗糙實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到在眼科診所和LASIK中心部署了超過(guò)1萬(wàn)個(gè)高精度、緊湊的臺(tái)式激光器。
在LASIK手術(shù)中，人們利用193 nm的準(zhǔn)分子激光脈沖重塑眼角膜，改變屈光力，以矯正近視、遠(yuǎn)視和散光。
193 nm氟化氬（ArF）準(zhǔn)分子激光燒蝕過(guò)程的精度對(duì)于LASIK手術(shù)的可預(yù)測(cè)性和安全性至關(guān)重要。另外，超短（納秒）脈沖寬度和短波長(zhǎng)在稱為光燒蝕的冷處理中便于去除角膜材料。
光刻
準(zhǔn)分子激光器對(duì)于制造高度小型化的集成電路（IC）也是至關(guān)重要的。而且，實(shí)用的更迷你、更強(qiáng)大、更經(jīng)濟(jì)的微處理器反過(guò)來(lái)又對(duì)現(xiàn)代社會(huì)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。
IC本身由在單個(gè)半導(dǎo)體晶片上構(gòu)建的眾多電子元件組成。這些器件是在光刻的過(guò)程中逐層構(gòu)建的。第一步就是用光敏光刻膠涂覆半導(dǎo)體晶片。用UV激光照射包含了所需電路圖案的掩模版（掩模），并將掩模圖案投影到晶片表面上，之后對(duì)曝光的抗蝕劑進(jìn)行顯像，并對(duì)晶片進(jìn)行化學(xué)蝕刻，從曝光區(qū)域物理去除材料以產(chǎn)生實(shí)際的功能。這個(gè)過(guò)程要重復(fù)30或40次，并最終形成了整個(gè)電路結(jié)構(gòu)。
最初光刻的光源采用的是泵燈，但是產(chǎn)品小型化的需求驅(qū)使生產(chǎn)商使用較短波長(zhǎng)的光源（再加上后來(lái)衍射的原因），進(jìn)而選擇了準(zhǔn)分子激光器。
248 nm和193 nm的準(zhǔn)分子激光器都可用于光刻。特別是193 nm的準(zhǔn)分子激光使電路特性可降至10 nm，遠(yuǎn)低于衍射極限。為了達(dá)到這個(gè)目的，需要研發(fā)高度專業(yè)的、能使可控光柵線變窄的準(zhǔn)分子激光技術(shù)，最大限度地減少光學(xué)成像中的色差問(wèn)題。為了獲得更精細(xì)的圖像，很多其他的技術(shù)，例如浸沒(méi)成像、雙倍或四倍曝光以及一系列成熟的光學(xué)成像方法都在使用。
在過(guò)去的25年中，為了適應(yīng)芯片行業(yè)不斷的需求，ASML公司Cymer和日本的Gigaphoton等公司在光刻技術(shù)方面取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步。因此，具有高功率的振蕩器/放大器配置和出色的性能成為該應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。
窄化有源光譜、精確劑量和線寬控制等技術(shù)被廣泛使用。而其他技術(shù)，如13 nm的極紫外光刻技術(shù)將填補(bǔ)準(zhǔn)分子激光在大部分10 nm臨界層的應(yīng)用。準(zhǔn)分子激光在光刻應(yīng)用領(lǐng)域仍然很有前景。
顯示產(chǎn)品
用于智能手機(jī)和其他設(shè)備的兩種最常見(jiàn)的平板顯示器包括有源矩陣液晶顯示器（AMLCD）和有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管（AMOLED）顯示器。它們都使用由玻璃基板構(gòu)成的背板。在這種基板上，大量的薄膜晶體管（TFT）被設(shè)計(jì)成實(shí)際的像素電路。薄膜由硅制成（通常為50 nm厚），并使用光刻技術(shù)產(chǎn)生所需的電路結(jié)構(gòu)。
化學(xué)汽相沉積法（CVD）用于創(chuàng)建非晶硅層。將這種無(wú)定形層轉(zhuǎn)化為多晶硅可以改善電子遷移率，使小小的TFT管能夠擁有優(yōu)良的電氣特性：阻擋較少的背光、讓顯示更亮而功率更低，這對(duì)于小型高分辨率顯示器尤為重要。此外，向OLED技術(shù)轉(zhuǎn)移對(duì)TFT管提出了更高的要求，因?yàn)镺LED是由沒(méi)有背光的發(fā)射像素組成的。
準(zhǔn)分子激光退火（準(zhǔn)分子激光退火法）（參見(jiàn)圖 3）過(guò)程中，用準(zhǔn)分子激光加熱a-Si層，將其轉(zhuǎn)變成多晶硅。具體來(lái)說(shuō)，就是在a-Si膜上利用準(zhǔn)分子激光線束進(jìn)行脈沖掃描，可有效吸收308 nm的準(zhǔn)分子激光輸出。
圖3 顯示器準(zhǔn)分子激光退火（ELA）工藝的基本元素。
這種高吸收率與準(zhǔn)分子激光器的高脈沖能量相結(jié)合，可以使每個(gè)脈沖實(shí)現(xiàn)薄硅層的幾近熔化。硅的高吸收率還可防止紫外線明顯滲透到襯底中，避免熱應(yīng)力，并允許使用廉價(jià)的玻璃材料作為襯底。
圖4 Coherent LineBeam 1000 / TwinVYPER系統(tǒng)中，四個(gè)獨(dú)立的激光器輸出合束成單一光束。
隨著準(zhǔn)分子激光器的處理能力以及性能、可靠性和購(gòu)置成本的不斷提高，使其繼續(xù)成為許多工業(yè)、醫(yī)療和科研過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)。例如，準(zhǔn)分子激光剝離工藝是新一代柔性顯示器的關(guān)鍵，準(zhǔn)分子激光器生產(chǎn)的光纖布拉格光柵（FBG）對(duì)電信、傳感和許多光纖激光器的設(shè)計(jì)而言極其重要。
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