高泵浦功率密度的准分子激光器

准分子激光器是一种利用脉冲式高压气体作为激光介质的气体激光器，它能够发射不同波长的光，特别是紫外光谱波段。在讨论高泵浦功率密度的准分子激光器时，重点在于如何通过增加泵浦功率密度来提高激光输出的能量和功率。 准分子激光器的工作原理基于电子的受激束缚态与排斥态或弱束缚态之间的跃迁。激光介质的上激光能级是电子受激束缚态，而基态是排斥态或弱束缚态。电子激励或离化可以通过电子束轰击或者高压放电来实现。激光器通常由一个处于几巴气压下的激光室和一个气压低于10^-3mbar的真空电子辐射源组成。电子束通过一个薄隔片射入激光气体中，这个隔片会发热、变薄，限制了激光系统的重复率和寿命。 高泵浦功率密度意味着需要在激光气体中产生高粒子数反转。为了达到这一点，激光器中的电极通常进行几十甚至超过100纳秒的高压辉光放电。在放电过程中，电极间的电阻迅速下降到极低的值，这对于高能量注入和放电稳定性是必需的。因此，电容器的电感结构需要极低，且自感应配置需要最小化，以确保能量有效地馈入放电回路。 为了预电离激光气体，可采用X射线预电离技术，通过一个外部的电子脉冲源将X光束送入激光容器内，这样可以避免火花电极引起的激光气体不纯问题，并能对较大体积的气体进行均匀预电离。而使用硬紫外线预电离只能使较小体积的气体均匀地预电离。 在商品化的准分子激光器中，如LambdaPhysik厂的产品，通过超高频火花达到预电离，并采用大量并联的陶瓷电容器来组成电容器Cp。高能量馈入时，放电回路的稳定性是通过使激励回路和激光头的内阻接近放电回路的特性电阻来实现的。这样可以确保在限定时间内稳定地产生高能量的激光脉冲。 电路技术方面，准分子激光器还采用了可饱和电感和磁开关控制技术，这些技术的结合可以形成稳定的大功率激光脉冲。此外，脉冲形成网络是通过大平板电容器构成的，允许产生长脉冲激光输出。 目前，惰性气体卤化物激光器，例如ArF、KrF、XeCl和XeF激光器，已达到商品化，并且在某些特殊应用，如激光浓缩铀同位素分离过程中，具有重要的作用。随着技术的发展，对于更大功率和更高能量的激光器的需求正推动着相关技术的不断进步。