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前景广阔 准分子激光器在三大领域的应用
材料来源:OFweek激光网           录入时间:2018/9/17 21:22:42
准分子激光器是以准分子作为工作物质的一类气体激光器。准分子激光之所以被称为准分子,因为它并不是由稳定的分子产生,而是惰性气体和卤素气体相结合的混合气体受电子束激发,形成的分子向其基态跃迁时发射所产生的激光。准分子激光是一种冷激光,完全没有热效应,这是一种非常少见的特性。此外,准分子激光是一种方向性强、波长纯度高、输出功率大的脉冲激光。
 
准分子激光器应用广泛
 
准分子激光器同时拥有紫外波长输出和高脉冲能量的特点,高脉冲能量是其得以广泛应用的关键所在。而短波长的特性则有利于生产出高精度产品,这是基于衍射效应下光学分辨率随波长比例缩小的原理来实现的。高脉冲能量与高重频的结合,可以实现生产量的大幅提高。
 
其实,早在40多年前,相干公司的前身——Lambda Physik公司便推出了世界上第一台商用准分子激光器。其开发者Bernd Steyer和Dirk Basting都是化学家,这台激光器不是为工业用途开发,则是作为光化学和染料激光抽运源。
 
虽然相较于光纤激光器、半导体激光器、CO2激光器而言,准分子激光器被提及的并不算多。但是,实际上准分子早已深入到我们的日常生活中。由于准分子激光拥有众多优良特性,在许多领域获得高度重视,其中最具代表性的有视力矫正、光刻、以及显示领域等。
 
医疗:突出特性助力视力矫正
 
在医疗领域,准分子激光已经获得了极为广泛的应用,这项技术为近视患者们带来福音。准分子激光治疗近视最早于1985年开始在临床上应用,而最早使用这一技术的是美国医生。近三十多年来,由于市场需求的不断增长,该项技术获得了迅速发展,于上世纪九十年代初开始传入中国。据相关数据统计,每年有超过百万人接收准分子激光技术的LASIK手术。
 
准分激光是一种气体脉冲激光,产生的是波长为193nm的准分子激光,这是一种超紫外线光波。该波长的激光吸收范围较窄,激光的能量几乎完全被角膜上皮细胞和基质所吸收。超过这个范围内的组织则不会吸收到激光,每一个激光脉冲可以切削0.2到0.25um厚度的生物组织,周围的组织不会损伤。
 
此外,由于准分子激光与生物组织作用时发生的不是热效应,而是光化反应,组织受到远紫外光激光作用时,分子之间的结合键会发生断裂,将组织直接分离成挥发性的碎片,对周围组织不产生影响,达到对角膜的重塑目的。
 
由于在应用上巨大优势,准分子激光技术已经受到了全球各国的高度重视。早在2013年,美国前总统奥巴马曾给IBM三位科学家颁发美国国家科技创新奖章,表彰他们在医疗准分子激光器技术上所做出的突出贡献。
 
光刻:高性能集成电路关键技术
 
准分子激光器对于制造高度小型化的集成电路IC也是至关重要的。美国IBM公司很早便开始采用准分子激光技术,并且不断改进这项技术,主要应用于计算机芯片的制造。此外,便是在塑料物质上进行精确图形的蚀刻。
 
248 nm和193 nm的准分子激光器都可以用于光刻,特别是193 nm的准分子激光使得电路特性降至10 nm,远远低于衍射极限。随着消费者对电子产品性能要求的不断提升,市场对更紧凑、节能、功能更强大电路封装需求更为迫切,准分子激光器已经成为制造集成电路中的关键技术。
 
显示:未来市场潜力巨大

由于OLED显示市场缺口被打开,对激光设备的需求将会不断增长,准分子激光技术已经成为显示屏和柔性电子元件的关键技术。虽然OLED的发展势头迅猛,但是产线建设成本高昂,相关技术壁垒较高,大部分新兴OLED显示产商生产流程尚未完成制定,准分子激光企业介入产业链时机尚未完全成熟。
Micro LED是新一代显示技术,比现有的OLED技术亮度更高、发光效率更好、功耗更低,前景十分可观。2018年2月,三星在CES 2018上推出了Micro LED电视,引起了广泛关注,而准分子激光器也可以用来提升Micro-LED制造工艺。
 
作为在准分子激光领域的龙头企业,相干激光在2017财年实现了17.2亿美元的营业收入。根据美国公认会计原则GAAP,截至2018年7月1日的第三财季,相干公司净销售额为4.82亿美元,净利润为6697万美元,其中,也有着准分子激光的一份功劳。
 
总结:凭借着众多优势,准分子激光器在精微加工领域获得了广泛应用。在医疗上的优势,让它得以造福于广大群众。随着技术的进一步发展,准分子将会在更多领域大展拳脚。

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