Эксимерный лазер

Эксимерный лазер — разновидность ультрафиолетового газового лазера, широко применяемая в глазной хирургии (лазерная коррекция зрения) и полупроводниковом производстве.

Термин эксимер (англ. excited dimer) означает возбуждённый димер и обозначает тип материала, используемого в качестве рабочего тела лазера.

Первый в мире эксимерный лазер был изобретен в 1970, а представлен в 1971 году Николаем Басовым, В. А. Даниличевым, А.Г. Молчановым и Ю. М. Поповым, в Физическом институте им. П. Н. Лебедева в г. Москве. Лазер использовал димер ксенона (Xe₂), возбуждаемый пучком электронов для получения вынужденного излучения с длиной волны 172 нм. В дальнейшем другие группы изобретателей Avco Everett, Sandia Laboratories, Научно-технический центр Northrop и Военно-морскую исследовательскую лабораторию правительства США ввели усовершенствования и стали использовать смеси благородных газов с галогенами (например, XeBr), что было запатентовано в 1975 году Джорджем Хартом и Стюартом Сирлесом из исследовательской лаборатории ВМС США, которая также разработала лазер на смеси XeCl, который возбуждается с помощью микроволнового разряда.

Лазерное излучение эксимерной молекулы происходит вследствие того, что она имеет «притягивающее» (ассоциативное) возбуждённое состояние и «отталкивающее» (не ассоциативное) основное — то есть молекул в основном состоянии практически не существует. Это объясняется тем, что благородные газы, такие как ксенон или криптон высокоинертны и обычно не образуют химических соединений. В возбуждённом состоянии (вызванном электрическим разрядом), они могут образовывать молекулы друг с другом (димеры) или с галогенами, такими как фтор или хлор. Поэтому появление молекул в возбуждённом связанном состоянии автоматически создаёт инверсию населённостей между двумя энергетическими уровнями. Такая молекула, находящаяся в возбуждённом состоянии, может отдать свою энергию в виде спонтанного или вынужденного излучения, в результате чего молекула переходит в основное состояние, а затем очень быстро (в течение пикосекунд) распадается на составляющие атомы.

Несмотря на то, что термин димер относится только к соединению одинаковых атомов, а в большинстве эксимерных лазеров используются смеси благородных газов с галогенами, название прижилось и используется для всех лазеров аналогичной конструкции.