準(zhǔn)分子激光器

簡介

       準(zhǔn)分子激光器，以準(zhǔn)分子為工作物質(zhì)的一類氣體激光器件。常用相對論電子束（能量大于200千電子伏特）或橫向快速脈沖放電來實(shí)現(xiàn)激勵(lì)。當(dāng)受激態(tài)準(zhǔn)分子的不穩(wěn)定分子鍵斷裂而離解成基態(tài)原子時(shí)，受激態(tài)的能量以激光輻射的形式放出。

誕生及發(fā)展

       第一臺準(zhǔn)分子激光器于1970年誕生，它利用強(qiáng)電子束激勵(lì)液態(tài)氙，獲得氙準(zhǔn)分子的激射作用，激光波長為1720埃。隨后，氣相氙分子以及其它稀有氣體準(zhǔn)分子，稀有氣體氧化物準(zhǔn)分子（氧化氪、氧化氙、氧化氬等），金屬蒸氣-稀有氣體準(zhǔn)分子（氙化鈉等）；稀有氣體單鹵化物準(zhǔn)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(zhǔn)分子（氯化汞、溴化汞等）和金屬準(zhǔn)分子（鈉準(zhǔn)分子等）陸續(xù)誕生。準(zhǔn)分子激光物質(zhì)具有低能態(tài)的排斥性，可以把它有效地抽空，故無低態(tài)吸收與能量虧損，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)很容易，增益大，轉(zhuǎn)換效率高，重復(fù)率高，輻射波長短，主要在紫外和真空紫外（少數(shù)延伸至可見光）區(qū)域振蕩，調(diào)諧范圍較寬。它在分離同位素，紫外光化學(xué)，激光光譜學(xué)，快速攝影，高分辨率全息術(shù)，激光武器，物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究，光通信，遙感，集成光學(xué)，非線性光學(xué)，農(nóng)業(yè)，醫(yī)學(xué)，生物學(xué)以及泵浦可調(diào)諧染料激光器等方面已獲得比較廣泛的應(yīng)用，而且可望發(fā)展成為用于核聚變的激光器件。

特點(diǎn)

       1、準(zhǔn)分子以激發(fā)態(tài)形式存在，壽命很短，僅有10^(-8)S量級，基態(tài)為10^(-13)S量級，躍遷發(fā)生在低激發(fā)態(tài)和排斥的基態(tài)（或弱束縛）之間，其熒光譜為一連續(xù)帶。
       2、由于其熒光譜為一連續(xù)帶，故可以實(shí)現(xiàn)波長可調(diào)諧運(yùn)轉(zhuǎn)。
       3、由于激光躍遷的下能級（基態(tài)）的離子迅速離解，激光下能級基本為空的，極易實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，因此量子效率很高，接近100%，且可以高重復(fù)頻率運(yùn)轉(zhuǎn)。
       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、加工分辨率高，更適合用于高質(zhì)量的激光加工。

醫(yī)學(xué)領(lǐng)域使用

       在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中使用的激光器種類非常多,常用于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(zhǔn)分子激光等固體、氣體和液體的激光器，用連續(xù)的、脈沖的和調(diào)Q的方式，治療眼底部色素膜和屈光間質(zhì)等部位的數(shù)十種有關(guān)眼部疾病。
       眼科使用的準(zhǔn)分子激光, 是以氬氣(Argon) 和氟氣( Fluoride) 為工作氣體產(chǎn)生的激光。所謂準(zhǔn)分子激光，是指受激二聚體（惰性氣體和鹵素兩種元素）所產(chǎn)生的激光，波長范圍為157～353nm，所屬紫外激光波段。用于臨床的氟化氬(ArF)混合物產(chǎn)生的波長為193nm的超紫外冷激光.
       波長為193nm的ArF準(zhǔn)分子激光，進(jìn)行屈光手術(shù)的機(jī)理就是光化學(xué)效應(yīng)。準(zhǔn)分子激光單個(gè)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(jié)合能量僅為3.6eV。當(dāng)其高能量的光子照射到角膜，直接將組織內(nèi)的分子鍵打斷，導(dǎo)致角膜組織碎裂而達(dá)到消融切割組織的目的，并且由于準(zhǔn)分子激光脈寬短（10～20nm），又是光化學(xué)效應(yīng)切除。因此，對切除周圍組織的機(jī)械損傷和熱損傷極小（﹤0.30μm）。
用這種刀施行光切術(shù),其切割精度可達(dá)到μm級,其刀口損傷范圍僅達(dá)nm級,而且由于無熱效應(yīng)而不會損傷鄰近組織。所以現(xiàn)已運(yùn)用于角膜手術(shù)，如角膜屈光手術(shù)、角膜疤痕去除等。