Cтраница 1
Эксимерные лазеры представляют собой интересный и важный класс молекулярных лазеров на переходах между различными электронными состояниями. [1]
Перспективность эксимерных лазеров обусловлена прежде всего их высокими энергетическими параметрами и получением излучения в широком диапазоне ультрафиолетового спектра. [2]
В газовых эксимерных лазерах активной средой являются инертные газы с добавками F2, СЬ, фторидов. Возбуждение осуществляется электрическим разрядом или электронным лучом. Такие лазеры излучают в ультрафиолетовой области спектра, применяются в спектроскопии, химии, возможно применение мощных лазеров в термоядерном синтезе. [3]
Характерными особенностями эксимерных лазеров являются высокие давления смеси газов и большие мощности накачки. Поэтому для накачки таких лазеров используются мощные электронные пучки, а также разряды, создаваемые с помощью электронного пучка или предварительной ионизации. [4]
Рассмотрим теперь наиболее интересный класс эксимерных лазеров, в которых атом инертного газа ( например, Аг, Кг, Хе) в возбужденном состоянии соединяется с атомом галогена ( например, F, C1), что приводит к образованию эксимера галоге-нидов инертных газов. В качестве конкретных примеров укажем ArF ( А, 193 нм), KrF ( А, 248 нм), ХеС1 ( К 309 нм) и XeF ( A, 351 нм), которые генерируют все в УФ-диапазоне. То, почему галогениды инертных газов легко образуются в возбужденном состоянии, становится ясным, если учесть, что в возбужденном состоянии атомы инертных газов становятся химически сходными с атомами щелочных металлов, которые, как известно, легко вступают в реакцию с галогенами. Эта аналогия указывает также на то, что в возбужденном состоянии связь имеет ионный характер; в процессе образования связи возбужденный электрон переходит от атома инертного газа к атому галогена, Поэтому подобное связанное состояние также называют состоянием с переносом заряда, Рассмотрим теперь подробнее KrF-лазер, так как он представляет собой один из наиболее важных лазеров данной категории. На рис, 6.26 приведена диаграмма потенциальной энергии молекулы KrF, Верхний лазерный уровень является состоянием с переносом заряда и ионной связью, которое при R оо отвечает состоянию 2Р положительного иона Кг и состоянию 1S отрицательного иона F. При больших межъядерных расстояниях кривая энергии подчиняется закону Кулона. Таким образом, потенциал взаимодействия между двумя ионами простирается на гораздо большее расстояние ( 5 - 10А), чем в случае, когда преобладает ковалентное взаимодействие ( ср. Таким образом, в основном состоянии атомные состояния инертного газа и галогена меняются местами. [5]
Благодаря этим особенностям несамостоятельные разряды находят применение в молекулярных и эксимерных лазерах повышенной мощности. [6]
Газоразрядный способ возбуждения позволяет осуществлять и импульсно-периодический режим генерации эксимерных лазеров. [7]
Интерес, проявляемый в последнее время к развитию техники эксимерных лазеров, обусловлен не только научными, но и практическими перспективами их использования. Эксимерные лазеры являются уникальными источниками мощного излучения в ультрафиолетовой части спектра, обеспечивающими при этом возможность плавной перестройки частоты генерации в широком диапазоне длин волн. Излучение созданных эксимерных лазеров охватывает - 20 % всей области ультрафиолетового диапазона. Поэтому наиболее плодотворное применение эксимерных лазеров, по-видимому, будет связано с селективными процессами лазерной фотохимии. [8]
УФ - и видимого излучений, но особенно широко используется УФ-излучение ртутных ламп и эксимерных лазеров, что наиб, приемлемо в пром. [9]
Из рис. 1 видно, что лидирующее место занимают твердотельные лазеры с ламповой накачкой, прокачные СС2 - и эксимерные лазеры. Очевиден также рост продаж твердотельных лазеров с диодной накачкой и отпаянных СО2 - лазеров. Основные применения недиодных лазеров ( рис. 2) - обработка материалов ( - 1300 млн долл. В работах [39-40] ЛПМет отнесены вместе с волоконными лазерами к категории другие с объемом продаж - 25 млн долл. Оценочный объем продаж ЛПМ, например, составляет лишь около 1 % объема продаж твердотельных лазеров. [10]
В видимом диапазоне длин волн наиболее эффективными являются усилители на красителях, которые можно накачивать излучением второй гармоники твердотельных лазеров, эксимерными лазерами или лазерами на парах металлов. [11]
В действительности один и тот же лазер типа изображенного на рис. 6 21 можно использовать как TEA ССЬ-лазер, азотный лазер или эксимерный лазер просто заменой газовой смеси, На рис. 6.27 показаны полученные таким способом выходные энергии одиночного импульса для различных лазеров. [12]
Для накачки красителей в импульсном режиме применяют лазеры на N2, иттрий-алюминиевом гранате с примесью Nd, парах Си, на рубине, эксимерные лазеры. При накачке азотными лазерами генерируются импульсы длительностью 1 - 10нс, с пиковой мощностью порядка единиц или десятков кВт, при частоте повторения - 100 имп. Перестройка спектра при смене красителей может осуществляться по всему видимому диапазону. При использовании лазера на иттрий-алюминиевом гранате ( 2-я и 3-я гармоники) выходная мощность может достигать сотен кВт при длительности импульса 30 не и частоте повторения неск. Более высокую частоту повторения импульсов ( неск. [13]
При плазменном травлении, например, с помощью определенных приемов можно добиться удаления с полупроводникового диска лишь тех участков, которые предварительно засвечивались ультрафиолетовым излучением эксимерного лазера. Для пассивации, маскирования и создания изоляции кроме двуокиси кремния все шире используют и другие материалы, в первую очередь нитрид кремния, который по ряду свойств превосходит двуокись кремния. Все чаще и другие слои формируются на базе технологии, основанной на обработке при относительно низких температурах. К их числу относится, например, химическое осаждение из паровой фазы, эффективность которого дополнительно можно увеличить путем использования газового разряда или лазерного облучения. По мере того как уменьшаются горизонтальные размеры структур, более узкими становятся токопроводные линии из алюминия или поликремния. В результате возрастает электрическое сопротивление, что отрицательным образом сказывается на быстродействии ИС. Плотность проходящих по ним токов становится очень большой, и это приводит к возникновению дефектов структуры материала в результате электромиграции. [14]
В описанных методах лазерного разделения изотопов используют три различных типа лазеров с высокой частотой повторения импульсов, которые можно назвать базовыми для соответствующих методов разделения: лазеры на красителях видимого диапазона, УФ эксимерные лазеры и ИК СС - лазеры в сочетании с различными методами преобразования частоты. По мере того, как эти типы лазеров превращаются в высоконадежные системы с уровнями средней мощности 10 кВт и появляются новые лазеры, например, твердотельные лазеры с накачкой решетками лазерных диодов, растут возможности промышленного использования описанных методов лазерного разделения изотопов. [15]