Bau von Excimerlasern (mit Diagramm)
Nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, lernen Sie anhand eines Diagramms den Aufbau von Excimer-Lasern kennen.
Der Name Excimer leitet sich von den angeregten Dimmermolekülen ab, die die lasierenden Gewürze sind. Ein Excimer ist ein zweiatomiges Molekül, das nur in einem elektronisch angeregten Zustand vorliegt. Obwohl Excimer-Laser vom Gastyp sind, wird ihnen besondere Aufmerksamkeit gewidmet, da sie auch als chemische Laser betrachtet werden können.
Im Wesentlichen bestehend aus einem Gemisch aus einem Edelgas (Helium, Argon, Krypton, Neon) und einem Halogen (Chlorid, Flurin, Brom, Jod), das sich in einem Hohlraum befindet, in den Energie durch einen Elektronenstrahl oder eine elektrische Entladung abgeführt wird ein elektrisch angeregtes Molekül, das nur in diesem angeregten Zustand existieren kann. Die üblicherweise in Excimer-Lasern verwendeten Gasgemische sind in Tabelle 14.4 aufgeführt.
Kommerzielle Excimer-Laser, die mit diesen Edelgashalogeniden arbeiten, können einen Wirkungsgrad von bis zu 2% erreichen.
Die konstruktiven Merkmale eines industriellen Excimer-Lasers sind in Abb. 14.42 dargestellt.
Diese Laser unterscheiden sich geringfügig von anderen Lasertypen dadurch, dass die Verstärkung so stark ist, dass sie keinen Oszillator benötigen. Bei dem derzeit beliebtesten Kryptonfluoridlaser wird die elektrische Entladung in einer Gasmischung aus Krypton, Fluor und Neon bei etwa vier (4) Atmosphären erzeugt. Es bildet sich ein angeregter Dimmer KrF *, der den stimulierten Emissionsprozess durchläuft. Es erzeugt in einem kurzen Impuls ultraviolette Photonen für jede Entladung der Kondensatorbank in das Gasgemisch.
Das Excimer KrF * kehrt sofort zu seinen konstituierenden Atomen zurück, die Photonen emittieren, entweder gleichzeitig oder durch stimulierte Emission, um einen Laserstrahl bei 0, 248 um im ultravioletten Bereich (0, 1 bis 0, 4 um) des Spektrums zu erzeugen. Die Impulse sind normalerweise sehr kurz, etwa 20 ns (20 x 10 & supmin; & sup9; Sekunden), aber sehr stark, typischerweise etwa 35 MW; die Energie pro Impuls beträgt somit 0, 2 J / Impuls. Aufgrund des Fehlens von Resonanzschwingungen ist die Mode dieser Laser sehr schlecht. Das Verfahren hat mehr mit der verstärkten spontanen Emission zu tun als mit der Laseroszillation.
In der Praxis handelt es sich bei Excimer-Lasern um Multigas-Laser, die je nach Gasgemisch im Laserresonator in einem breiten Wellenlängenbereich unterschiedliche Linien emittieren können. Obwohl ihre Leistung durch Änderung der Details in Elektrodenform und Schaltkreis aus einem bestimmten Gasgemisch optimiert werden kann, sind diese Laser für alle Gasgemische mit einem einzigen Elektrodensatz gut geeignet. Die Wellenlänge wird durch Ändern der Gasgemische geändert.
Die meisten kommerziellen Excimer-Laser arbeiten mit Elektrodenabständen von 2 bis 3 cm, einer Durchbruchspannung von 25 bis 35 kV und speziell profilierten Elektroden für eine homogene Entladung.
Zu den vorteilhaften Merkmalen eines Excimer-Lasers gehören eine gute Energieumwandlungseffizienz, Reproduzierbarkeit von Puls zu Puls und die höhere durchschnittliche Leistung, die diese Lasertechniken bei großflächigen Materialverarbeitungen vielversprechend machen.
