Эксимерный лазер

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ЛАЗЕР — лазер, в к-ром активной средой являются молекулярные газы (наир., Oj, N2, D2), а инверсия населённостей осуществляется в системе электронных уровней молекул (напр., Nj-лазер) или колебат. уровней (напр., СОа-лазер, см. Молекулярные спектры). По способу создания инверсии населённости (накачки) в М. л. различают газодинамические лазеры (СОа), газоразрядные лазеры, в т. ч. эксимерные лазеры. [c.206]

В электронике Ф. используется для формирования рельефного рисунка в слое металла, диэлектрика или полупроводника с применением фоторезистов и источников УФ-излучения в процессе изготовления интегральных схем и др. электронных устройств. В зависимости от требуемого размера элементов интегральных схем применяют контактную (при низком разрешении) или проекционную (при высоком разрешении) Ф, Проекционная Ф. обеспечивает создание сверхбольших интегральных схем типа дина-мич. оперативных запоминающих устройств ёмкостью до 64 Мбит и более при использовании наиб, коротковолнового УФ-излучения эксимерных лазеров (>.я=193 нм). При этом предельные мин. размеры элементов сверхбольших интегральных схем, получаемых методом Ф.. практически ограничиваются интерференцией и дифракцией света и достигают 0,35 мкм. [c.350]

Параметры эксимерных лазеров [c.500]

Благодаря этим особенностям несамостоятельные разряды находят применение в молекулярных и эксимерных лазерах повышенной мощности. Рассмотрим возможные способы создания несамостоятельных разрядов в лазер- [c.97]

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. [c.167]

Развитие эксимерных лазеров позволило, как мы видели, освоить область ближнего УФ-излучения в диапазоне 100...350 нм. Дальнейшее продвижение в коротковолновую (рентгеновскую) область спектра принципиально затруднено из-за сильного падения коэффициента усиления с ростом частоты излучения. Это обстоятельство требует резкого увеличения энергии и мощности накачки по мере укорочения длины волны генерации. Не менее важным является вопрос о выборе активной среды. Длины волн 10...1 нм соответствуют энергии 100... 1000 эВ. Переходы с такими энергиями можно [c.182]

Эксимерные лазеры представляют собой интересный и важный класс молекулярных лазеров на переходах между различными электронными состояниями. Рассмотрим двухатомную [c.381]

Эйнштейна коэффициенты 11, 62, 63 Эксимерный лазер 360, 382 Электронный газ 134 [c.553]

Уже в начале 80-х годов стало ясно, что перспективы генерации сверхкоротких импульсов УФ диапазона связаны с удвоением частоты лазеров на красителях и их последующем усилении в эксимерных усилителях. Трудности в осуществлении пассивной или активной синхронизации мод эксимерных лазеров вызваны, прежде всего, малыми временами существования инверсии в активной среде (10 —10 с), что резко ограничивает число проходов излучения по резонатору. К настоящему времени минимальная длительность, реализованная в режиме активной синхронизации мод, составляет 120 пс [74]. Итоги развития пикосекундных эксимерных систем подведены в обзоре [75]. [c.271]

Стробирующие импульсы видимого диапазона с длительностью 70 фс генерировались лазером на красителе и усиливались в двухкаскадном усилителе, накачиваемом излучением эксимерного лазера. Время их прихода на ключи регулировалось с помощью линии оптической задержки. Результирующий ИК импульс имел длительность 130 фс, что соответствует четырем оптическим периодам на длине волны излучения А,=9,5 мкм. Его спектр, изображенный на рис. 6.29, простирался от 7,5 до 10,5 мкм. Мощность полученного ИК импульса сравнительно невелика Вт. [c.277]

Краюшкин С. В. Генерация и усиление мощных перестраиваемых по длине волны фемтосекундных импульсов когерентного излучения в УФ диапазоне спектра с помощью эксимерных лазеров Канд. дис.— М., 1987. [c.308]

Активная среда газовых лазеров — это неравновесный газ или плазма с инверсной заселенностью. Газообразность активной среды определяет особенности газовых лазеров. Прозрачность газовых сред в широком спектральном интервале от вакуумного УФ (эксимерные лазеры) до СВЧ диапазона (молекулярные лазеры с когерентной оптической накачкой) позволяет газовым лазерам охватить чрезвычайно широкий диапазон длин волн, соот-ветствуюш,ий изменению частот более чем на три порядка. [c.39]

Эксимерные лазеры. Класс импульсных газовых лазеров, объединенных названием эксимерные , возник сравнительно недавно (начало 70-х г.) [321. Генерация в них происходит на электронных переходах двух атомов молекул, существующих в возбужденном состоянии и диссоциирующих при переходе в основное состояние. [c.44]

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. [c.44]

Если говорить о расчетах характеристик других типов газовых лазеров, то нет необходимости приводить здесь подробное описание этих задач, так как все они в той или иной мере реализуются по структурной схеме, на основе которой нами были рассмотрены расчеты характеристик Ne—Не-лазера и СОз-лазера. Читателю можно рекомендовать следующие работы по расчету характеристик атомарных и ионных лазеров [31 ] молекулярных лазеров (СО, N2) [19] эксимерных лазеров [113] лазеров на парах металлов [42]. [c.76]

Для накачки красителей в импульсном режиме применяют лазеры аа Nj, иттрий-алюминиевом гранате с примесью Nd, парах Си, на рубине, эксимерные лазеры. При накачке азотными лазерами генерируются импульсы длительностью 1 —10 нс, с пиковой мощностью порядка единиц или десятков кВт, при частоте повторения 100 ими./с. 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 НС и частоте повторения неск. десятков имп./с. Более высокую частоту повторения импульсов (неск. десятков кГц) обеспечивает лазер на парах Си. В этом случае ср. мощность излучения 1 Вт, длительность импульса 5—10 не, диапазон перестройки ограничен жёлто-красной областью спектра. Рубиновый лазер позволяет при использовании основной частоты и второй гармоники получить перестройку спектра в максимально широком диапазоне — от 360 до 1000 нм. Экси-мерныв лазеры обеспечивают высокие мощности излучения в синей и УФ-областях спектра (1—2 МВт). [c.564]

Ф. чувствительны к излучению в широком спектральном диапазоне УФ- и видимого излучений, но особенно широко используется УФ-излучение ртутных ламп и эксимерных лазеров, что наиб, приемлемо в пром. условиях производства интегральных схем для микроэлектроники. В зависимости от типа Ф. их светочувствительность находится в пределах 2—20 см /Дж, а разрешающая способность — 100—1000 мм . Микродефектность (число невытравлен-ных точек на проявленных участках после проявления) для лучших Ф. достигает 0,05 см . [c.358]

Рабочей частицей в эксимерных лазерах являются молекулы — димеры некоторых благородных газов и их галоидов, способные существовать устойчиво только в возбужденном состоянии. Это обстоятельство объясняет их название ex ited dimer, т. е. димеры в возбужденном состоянии. Механизмы создания инверсной заселенности эксимерных лазеров иллюстрируются схемой электронных уровней димера XY (X соответствует атомам благородных газов Хе, Кг, Аг, а У — галогенов F, С1, Вг и т. д.) [c.164]

Развал молекулы в основном состоянии обеспечивает автоматическое опустошение нижних лазерных уровней. Из-за отталкивательного характера нижнего терма генерация эксимерных лазеров, как видно на рис. 4.20, может осуществляться в широкой полосе длин волн. Отличительной чертой эксимерных лазеров являются также [c.165]

Возбуждение лазеров на эксимерах галоидов инертных газов можно проводить не только в тройных, то и в бинарных столкновениях (4.37) и (4.38). Это позволяет снизить давление рабочей смеси до 0,5...1,5 атм (инертный газ 10... 100 торр, галогены или галогеноносители типа SFe, NF3 1...10 торр, остальное буферный газ — Ne или Аг) и использовать для ее возбуждения газоразрядную импульсную технику с предварительной ионизацией разрядного промежутка. Энергия таких эксимерных лазеров в моноимпульсе может достигать 10 Дж (KrF) при КПД 2% и импульсной мощности >10 Вт. [c.167]

Газоразрядный способ возбуждения позволяет осуществлять и импульсно-периодический режим генерации эксимерных лазеров. Достигнутая в настоящее время частота повторения импульсов составляет 10 ...10 Гц при средней мощности излучения 10...100Bt и КПД- 1%. [c.167]

Как известно, существует сравнительно узкая область длин волн дальнего вакуумного ультрафиолета и примыкающая к ней область мягкого рентгеновского излучения, благоприятная для проникновения в диапазон размеров < 100 нм. Более короткое излучение сложно использовать из-за генерации рентгеновских фотоэлектронов. Применение этого диапазона длин волн, эксимерных лазеров и брегговских зеркал на основе покрытия Si-Mo, обеспечивающих получение для длины волны 14 нм, коэффициента отражения до 70 %, позволит в ближайшее десятилетие достичь разрешающей способности 50... 100 нм. В частности, компании Intel и IBM в 2001 г. освоили серийный выпуск интегральных схем (130 нм) по технологии, основанной на использовании ArF эксимерно-го лазера. [c.154]

Из приведенного выше рассмотрения эффекта УСИ становится очевидным, что порог для УСИ, строго говоря, не существует. Однако поскольку мощность Р УСИ быстро увеличивается с инверсией населенностей приблизительно как [ехр(огоЛ 20]/(о оЛ 20 см. (2.150) , то, когда пороговые условия, определяемые выражениями (2.153) и (2.153а), превзойдены, УСИ становится преобладающим механизмом релаксации для активной среды. Поэтому отсутствие истинного порога — это особенность, которая отличает УСИ от суперлюминесцснции. Другой отличительной особенностью является то, что если для суперлюминесценции длина активной среды должна быть меньше критической кооперативной длины 1с, то для УСИ такого ограничения не существует. Еще одна характерная особенность УСИ состоит в том, что телесный угол в этом случае устанавливается из геометрических соображений и, как правило, он много больше, чем для суперлюминесценции, для которой этот угол определяется дифракцией. Наконец, заметим, что преимуществом УСИ является то, что его можно использовать для получения достаточно хорошо направленного излучения в некоторых лазерах (генераторах) с высоким усилением (например, в азотных, или эксимерных лазерах), и в то же время УСИ может вызывать нежелательный эффект в лазерных усилителях с высоким усилением (например, в эксимерных лазерах, лазерах на красителях или на неодимовом стекле), поскольку оно снимает имеющуюся инверсию населенностей. [c.85]

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, С1), что приводит к образованию эксимерагалоге-нидов инертных газов. В качестве конкретных примеров укажем ArF (Я, = 193 нм), KrF (А, = 248 нм), ХеС1 (А, =309 нм) и ХеР (А, = 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 КгР-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 = oo отвечает состоянию положительного иона Кг и состоянию 5 отрицательного иона F. Поэтому энергия при R = оо равна потенциалу ионизации атома криптона минус сродство атома фтора к электрону. При больших межъядерных расстояниях кривая энергии подчиняется закону Кулона. Таким образом, потенциал взаимодействия между двумя ионами простирается на гораздо большее расстояние (5— ЮЛ), чем в случае, когда преобладает ковалентное взаимодействие (ср., например, с рис, 6.24), Нижнее состояние имеет ковалентную связь и при R = oo отвечает состоянию 5 атома криптона и состоянию атома фтора. Таким образом, в основном состоянии атомные состояния инертного газа и галогена меняются местами. В результате взаимодействия соответствующих орбиталей верхнее и нижнее состояния при малых межъядерных расстояниях расщепляются на состояния 2 и П. Генерация происходит на переходе поскольку он имеет наибольшее [c.383]

Эксимерные лазеры на галогенидах инертных газов обычно накачиваются электрическим разрядом в соответствии с общей схемой, представленной на рис. 6,21, Предыонизация обычно до- [c.385]

Эксимерные лазеры используются для очень точного травления различных материалов в приложениях, связанных с электронными печатными схемами, а также для выжигания тканей в биологии и медицине (например, радиальная кератомия радужной оболочки глаза). Эксимерные лазеры также широко используются в научных исследованиях и, по-видимому, найдут многочисленные применения там, где требуется источник мощного УФ-излучения с высоким КПД (например, в фотохимии). [c.386]

Лазеры на красителе работают либо в импульсном, либо, если выполняется условие (6.19), в непрерывном режиме. Лазерная генерация в импульсном режиме получена на большом числе различных красителей, причем для накачки применялись как импульсная лампа с коротким импульсом (при длительности переднего фронта <С 1 мкс), так и лазер, генерирующий короткие световые импульсы. В обоих случаях короткие импульсы необходимы для того, чтобы обеспечить генерацию до того, как в триплетном состоянии накопится существенная населенность, и до появления градиентов показателя преломления в жидкости. При накачке импульсной лампой можно применять эллиптический осветитель или осветитель с плотной упаковкой (см. рис. 3.1,6 и в). Чтобы обеспечить лучшую однородность накачки, а отсюда и более симметричные градиенты показателя преломления, применяют также и спиральные лампы в конфигурации, аналогичной рис. 3.1, а. Для лазерной накачки часто применяют азотный лазер, УФ-излучение которого подходит для накачки многих красителей, генерирующих в видимой области спектра. Для получения больших энергий и средних выходных мощностей для накачки УФ-излучением все чаще применяют более эффективные эксимерные лазеры (в частности, KrF и XeF), в то время как для красителей с длиной волны излучения более чем 550—600 нм предпочитают использовать вторую гармонику Nd YAG-лазера в режиме модуляции добротности (Х = 532нм), а также зеленое или желтое излучение лазера на парах меди, [c.393]

Усилители на красителях. 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. На рис. 6.20 приведена схема сравнительно простой установки [65], основным элементом которой является лазер на красителе, синхронно накачивае- [c.266]

В [78] излучение наносекундного эксимерного лазера ( =20 не, И =100 мДж) использовалось для накачки целого ряда кювет с красителями, первая из которых представляла собой лазер на красителе с гасящимся резонатором (т = 120 пс, Я=0,340 мкм). Усиленные импульсы этого лазера накачивали лазер с коротким резонатором (т =18 ПС, Я=0,365 мкм), импульсы которого вновь усиливались в трехкаскадном усилителе на красителе, снабженном насыщающимися межкаскадными фильтрами К=8 пс, W=5 мкДж). Полученные импульсы накачивали РОС лазер на красителе (т =320 фс). После очередных трех каскадов усиления, их частота удваивалась в кристалле KDP толщиной 0,5 мм. Энергия затравочных УФ импульсов составляла 5 мкДж. В эксимерном модуле, работавшем по двухпроходной схеме, их энергия возрастала до 5 мДж (t =220 фс, А,=0,308 мкм). [c.272]

Теоретическое исследование процесса усиления коротких импульсов в эксимерном лазере выполнено в [80, 81]. Важным, хотя быть может и несколько неожиданным на первый взгляд, оказывается вывод о том, что по мере сокращения длительности импульса, процесс усиления становится практически полностью некогерентным. Это обусловлено специфической структурой спектра эксимерной молекулы. Поэтому, если при усилении пикосекундных импульсов возможны проявления когерентных эффектов, связанных с осцилляциями населенностей на отдельных вращательных переходах, разбиение на субим- [c.275]

Перспективность эксимерных лазеров обусловлена прежде всего их высокими энергетическими параметрами и получением излучения в широком диапазоне ультрафиолетового спектра. Выделяют три типа эксимерных лазеров 1) на эксимерах инертных газов R2 R = Не, Ne, Аг, Кг, Хе) и ртути HgJ 2) на оксидах инертных газов 3) на галлоидах инертных газов Rx (X = F 1, Вг). [c.44]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...