準(zhǔn)分子激光器的工作原理，氟氣和氬氣按一定比例和壓力混合在一起，當(dāng)向氫氣施加高電壓時，與激勵狀態(tài)的氟氣相結(jié)合，形成氟化氬。ArF在激勵源作用下就會使氣體原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，甚至被電離。處于激發(fā)態(tài)的原子或離子便形成準(zhǔn)分子，從而實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。準(zhǔn)分子從激發(fā)態(tài)通過中間的2個能級躍遷回基態(tài)時，釋放出光子，經(jīng)諧振腔振蕩而發(fā)出激光。同時和從準(zhǔn)分子狀態(tài)迅速解離成2個原子。

同時ArF準(zhǔn)分子激光

器是光刻機中的三大核心技術(shù)之一的光源系統(tǒng)，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的非常多。

準(zhǔn)分子激光器產(chǎn)生的ArF激光屬于紫外波段,其具有的單光子能量(6.3eV)遠(yuǎn)大于人眼角膜組織分子鍵能(3.4eV)，因此能夠打斷生物分子的化學(xué)鍵，使組織分子氣化，從而對角膜組織實施”光化學(xué)切削作用”。

準(zhǔn)分子激光設(shè)備系統(tǒng)主要由以下部分組成：激光源和氣源裝置、輔助激光源和激光束定位裝置、計算機和控制系統(tǒng)、自動眼球跟蹤系統(tǒng)、能量監(jiān)測系統(tǒng)、操作臺、病人床。

激光源是手術(shù)激光設(shè)備的核心組成部分，激光源核心組成部分是諧振腔，作用是用于存儲氣體、氣體放電激勵產(chǎn)生激光和激光選模。它由前腔鏡、后腔鏡、放電電極和預(yù)電離電極組成（如下圖所示）。

準(zhǔn)分子激光器的工作介質(zhì)包括低溫液氮，高純度氦氣，Ar、F2、He的混合氣體。低溫液氮用來冷卻激光腔中的低溫凈化器，以確保激光工作物質(zhì)的純凈，保證激光輸出能量穩(wěn)定。氦氣用來清洗激光腔。Ar、F2、He的混合氣體作為產(chǎn)生準(zhǔn)分子激光的工作物質(zhì)；它產(chǎn)生波長為193 nm；

（一）激光器的相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)

1.光束控制技術(shù)

提高準(zhǔn)分子激光光束質(zhì)量的兩個方面：壓縮發(fā)散角、提高光束均勻性

（1）光束發(fā)散角壓縮

壓縮發(fā)散角常用方法：采用非穩(wěn)腔替換一般準(zhǔn)分子使用的平平腔，正支共焦非穩(wěn)腔可使發(fā)散角減小一個數(shù)量級以上，同時保證激光能量沒有顯著下降。

常用的結(jié)構(gòu)：采用雙腔的注入鎖定放大結(jié)構(gòu)模式，種子腔產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的種子脈沖，注入非穩(wěn)結(jié)構(gòu)的放大腔放大輸出。

（2）光束均勻

常用的光束均勻法：光波導(dǎo)均勻器（可實現(xiàn)較好均勻性但光損耗大）、棱鏡組均勻器（結(jié)構(gòu)簡單但均勻度差）、兩級蠅眼均勻器（可以實現(xiàn)很高均勻性，損耗小，但價格昂貴，且光路對準(zhǔn)要求較高）。

（3）線寬壓窄技術(shù)

自由振蕩準(zhǔn)分子激光線寬在數(shù)百皮米，通過在腔內(nèi)添加各種色散元件可以實現(xiàn)對準(zhǔn)分子激光光譜進行壓縮，

常用方法有：棱鏡組合法（線寬壓縮比例不高）、標(biāo)準(zhǔn)具（具有壓縮線寬窄的特點，但標(biāo)準(zhǔn)具易損傷且受熱效應(yīng)影響波長漂移）、光柵（溫度穩(wěn)定性好，波長的漂移及線寬變化范圍?。┑?。

（4）脈寬控制技術(shù)

拉長脈寬方法：在LC激勵電路中插入電感，延長放電時間，但會降低激光效率，輸出能量減小。采用脈沖形成線激勵技術(shù)，能提供一較寬的方波激勵脈沖，且阻抗可以跟擊穿后的工作氣體很好地匹配，實現(xiàn)長時間穩(wěn)定放電。采用注入鎖定等放大結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)分子結(jié)構(gòu)器件。

壓縮脈寬方法：鎖模法、電光開關(guān)削波法、受激布里淵散射法、受激拉曼散射壓縮脈沖法、等離子體開關(guān)法。

2、大能量高功率準(zhǔn)分子激光器關(guān)鍵技術(shù)

目前大能量高功率準(zhǔn)分子激光器以放電泵浦為主，關(guān)鍵技術(shù)在于大激活區(qū)的均勻放電、高能量的注入、高重復(fù)頻率技術(shù)。

（1）大面積均勻放電

大面積放電電極——電極區(qū)電場分布均勻、電極邊緣附近電場強度降低，對大面積均勻放電很重要。

預(yù)電離技術(shù)——常用火花預(yù)電離、自動預(yù)電離技術(shù)。

高速氣體循環(huán)技術(shù)——激光工作氣體放電在陽極和陰極間會產(chǎn)生雜志氣體，影響放電質(zhì)量，需要對電極間氣體及時更新；同時高重復(fù)頻率下氣體溫升太快，需要冷卻氣體。大功率風(fēng)機及風(fēng)路設(shè)計。

（2）高壓快脈沖激勵技術(shù)

基于閘流管的激勵技術(shù)（如下圖所示），閘流管壽命很有限，且關(guān)斷后需要恢復(fù)阻斷，不適合用于高重復(fù)頻率狀態(tài)。

全固態(tài)脈沖激勵技術(shù)：利用功率導(dǎo)體作為開關(guān)管結(jié)合多級磁脈沖壓縮開關(guān)的方法產(chǎn)生高壓快脈沖替代閘流管。

2.2.2 眼科準(zhǔn)分子激光的主要參數(shù)

準(zhǔn)分子激光治療設(shè)備的質(zhì)量直接關(guān)系到手術(shù)效果，主要參數(shù)指標(biāo)有如下幾項：

• 脈沖能量：準(zhǔn)分子激光器輸出的每個脈沖的能量大小，單位為mJ；
• 脈沖寬度：準(zhǔn)分子激光器輸出的每個脈沖的寬度，脈沖能量和脈沖寬度決定了每個脈沖切削的深度；
• 脈沖頻率：主要指輸出頻率，脈沖能量、脈沖寬度及脈沖頻率決定了手術(shù)的持續(xù)時間；
• 角膜處能量密度：只作用于人體的總能量與作用面積之比，即單位切削面積上的激光能量大小，單位為mJ/cm2，能夠確定每個脈沖所切除的角膜組織量；
• 光束均勻性：光束均勻性決定了切削以后角膜的平滑程度，這直接影響到病人術(shù)后的視力，因此是一個非常重要的指標(biāo)。光束的均勻性又分為微觀均勻性和宏觀均勻性。微觀均勻性指的是光束能量密度的變化，例如中心區(qū)能量密度高( 為峰值區(qū))，周邊區(qū)能量密度低( 為谷值區(qū))。宏觀均勻性可由峰值與谷值的比率表示，指的是激光能量密度分布的形狀。
• 光斑尺寸：作用到角膜上的激光光斑大小；
• 術(shù)區(qū)尺寸：指切削區(qū)域的大小；

• 切削方式：大光斑爆破式、裂隙掃描式和飛點掃描式。

（二）準(zhǔn)分子激光設(shè)備主要設(shè)備參數(shù)盤點