然而，能量較低的迷你型準分子激光器改變了這種情況。比如，JPSA公司已經建成了幾個(ge) 係統，這些係統中，高重複頻率的光束是利用了一個(ge) 掩膜調換設備來傳(chuan) 輸的。機動化的掩膜調換設備包括了幾個(ge) 簡單的光掩膜(有正方形，三角形和不同直徑的圓形，以及其他形狀，如圖3) 。這與(yu) CNC(全自動型注射針)研磨係統相類似，該係統配有自動的工具調換裝置。在這種情況下，一個(ge) 小型準分子激光器的BUF比其他較大的準分子激光器要高得多。此外，準分子與(yu) DPSS(二極管泵浦固體(ti) 激光器)相比，它還具有麵積大，能量高的特點，而且它具有平頂光束，所以使用掩膜調換裝置，其外形可以通過成像而擴大。

圖3. 圖示為(wei) 直接寫(xie) 入式準分子激光器係統，它帶有自動調換掩膜裝置，
這類似於(yu) CNC機器帶有工具更換裝置。

三維圖形的製作可以利用圖形掩膜的旋轉在表麵產(chan) 生光滑且複雜的形狀。比如，三角形繞它的頂點旋轉時可以產(chan) 生一個(ge) “V”型的凹槽。正方形旋轉可以得到底邊平整的凹槽，而圓形旋轉則得到拋物麵型的底麵結構。

波長的選擇

準分子激光器提供的輸出波長範圍為(wei) 157 nm到351 nm。為(wei) 特定的目的而選擇合適的波長經常需要在各個(ge) 有關(guan) 因素中達成平衡，這些因素包括：所得到的產(chan) 品的質量(具體(ti) 來說，即邊界熱效應更小，邊緣更平滑，更幹淨)，整體(ti) 效率，以及加工成本。舉(ju) 例來說，通常，選擇最合適的波長不僅(jin) 會(hui) 提高整體(ti) 的質量，也會(hui) 提高加工的速度，因為(wei) 它使用了較低的能量來完成同樣的工作。

在紫外激光對熱敏材料或者高度透明材料的微加工應用中，一般的原則是波長越短能夠得到的結果越好。這就是為(wei) 什麽(me) 波長為(wei) 193 nm的激光比更長波長的激光更適合來對玻璃和感光聚合物比如PET，PMMA，以及類似的塑料進行加工，而157 nm更適合Teflon（聚四氟乙烯），聚乙烯塑料和石英的原因。

然而，某種材料的特有性質使得它們(men) 適合於(yu) 特定的波長；其關(guan) 鍵在於(yu) 材料的吸收。比如，Teflon（聚四氟乙烯）被用於(yu) 外科植入裝置的塗層，或是射頻裝置的絕熱器，它對於(yu) 可見光波段和大部分長波長的紫外光的吸收比較小。對於(yu) 這種材料，157 nm是最佳波長。對於(yu) 許多塑料來說，在吸收頻譜上最大程度與(yu) 入射激光相匹配將帶來更好的結果和更快的加工。比如，PMMA塑料，對波長222 nm的吸收量最大，這使得常被忽視的KrCl激光(222 nm)成為(wei) 加工這種材料的最佳選擇。

使用準分子激光器，更長的波長通常意味著運行成本更低，成本方麵需要考慮激光管壽命，氣體(ti) 壽命，以及光束傳(chuan) 輸元件。需要記住的是，使用氯化物會(hui) 比使用氟化物所得到的激光壽命更長，運轉成本也越低。

應用的多樣化

準分子激光器在製造業(ye) 的應用主要在微加工(包括)和材料/表麵改性。準分子微加工可以得到小孔，刻線，以及其他三維複雜的圖案，如果結合有效反饋( 比如，用)來控製光的輸入，加工精度在深度方向可達亞(ya) 微米量級。

使用短波長使得側(ce) 向的精度可達亞(ya) 微米量級；然而，實現亞(ya) 微米量級不僅(jin) 依賴於(yu) 激光性能。它還要求高重複率的運動控製，通常使用帶空氣軸承的平台來移動基底和鏡片，鏡片移動需要考慮到足夠的焦深，同時，實際加工時需要足夠大的視場。

準分子激光器尤其適合大麵積，集中且重複性強的圖案。例如，在多片模塊上打孔的過程。目前，在這方麵的應用中，固態或者CO2激光器與(yu) 振鏡掃描相結合的技術占了主導地位。然而，當生產(chan) 量增大時，電子元件的結構(包括微通道)會(hui) 被縮小。在高密度元件數量增多，微通道尺寸卻減小的這個(ge) 方麵，準分子激光圖像製作相比其他直接寫(xie) 入技術就更具有競爭(zheng) 力。舉(ju) 例來說，利用光掩膜技術與(yu) 底層的“步進和重複”運動相結合的過程，準分子激光器每秒可以得到>10000個(ge) 過孔。大規模的並行打孔能力 (如圖1) 還被用來生產(chan) 過濾器，被用來在噴墨打印機中進行微粒過濾，該特點還被用於(yu) 生產(chan) 新一代的醫學呼吸器，它目前正接受美國食品與(yu) 藥物管理局(FDA)的評估。

微型化的細胞培養(yang) 工具(通常被稱為(wei) “芯片上的實驗室”)，是利用248 nm的準分子激光器在聚碳酸酯和其他塑料上製作而成的。這裏，可以使用單束激光來得到微型坑和微通道，以及微米量級的通孔(如圖4)。然後使用金屬沉積技術來密閉這些通孔，從(cong) 而起到密封和導電兩(liang) 方麵效果。

圖4. 微流體(ti) 裝置被用於(yu) 藥物發明和開發應用中，在該裝置上，
利用248 nm的準分子激光可以得到微型坑和微通道，它們(men) 被用於(yu) 實現密封的電路連接，
如圖中聚碳酸酯樣品所示。

另一個(ge) 快速發展的應用領域是薄膜直接製備圖形。在這個(ge) 過程中，激光能量穿過薄膜，基底材料與(yu) 薄膜的交界處被底部材料吸收。在交界麵處，材料在短時間內(nei) 被蒸發，導致了該處薄膜被去除。這個(ge) 準分子“TFA”(薄膜燒蝕過程)在薄膜厚度小於(yu) 1微米時結果最佳。在這些情況中，對薄膜進行去除/製圖操作所需的能量小於(yu) 蒸發同樣體(ti) 積的相同材料所需的能量。實際的例子包括在絕緣基底上的金屬薄膜(厚度達1000 nm)，它被用於(yu) 射頻識別電路(RFID)和醫療傳(chuan) 感器上。需要的話，金屬薄膜的厚度可以通過低成本的電鍍過程來增加。其他組合還包括在金屬上加工絕緣體(ti) ，在陶瓷上加工聚合物，甚至在聚合物上加工聚合物。大部分的應用是采用卷帶式（reel-to-reel）的操作方式，在這裏每片薄膜由單個(ge) 激光脈衝(chong) 進行加工。

準分子激光器的獨特性還在於(yu) 它們(men) 可以加工表麵和亞(ya) 表麵的材料；其中一個(ge) 例子是高碳鋼零件的淬火過程。未經退火時，這些鋼包含了鐵和碳的較大晶體(ti) 。使用308 nm的準分子激光器可以在微觀層麵上，使表麵的金屬層升到共熔區之上，讓原子可以自由在金屬內(nei) 遷移。對於(yu) 碳素鋼來說，這個(ge) 過程僅(jin) 涉及碳和鐵。這裏的硬化過程是將相同的主要元素留在表麵，而核心材料仍然保持未淬火時的延展性。

對於(yu) 其他高度可淬火性合金材料，比如鉻(或者其他金屬)可以移到表麵，從(cong) 而形成獨特的表麵，比如該表麵可能更堅硬，更具有防化學品腐蝕能力，更為(wei) 光滑。同時，整個(ge) 零件本身不受影響，仍然保持這些鋼材特有的延展性。308 nm的準分子激光被用於(yu) 鑄鐵柴油機引擎的汽缸套以得到摩擦力很小的表麵。這項Audi公司開發的應用在本刊2005年2月刊中有具體(ti) 介紹。

另一個(ge) 表麵加工的應用是對CVD金剛石晶片進行微加工和磨平操作，因為(wei) 其多晶的本質導致了表麵不平整。193 nm適用於(yu) 加工高純度的金剛石。高精度微加工的實例包括了對磨損表麵，線切割模，散熱片以及切割工具等進行三維微加工。在線性化的過程中，193 nm或者248 nm的準分子激光被整形成直線狀，然後被定位，以便在臨(lin) 界角或者小於(yu) 臨(lin) 界角情況下對整個(ge) 表麵進行作用。簡單的光學理論表明，平整的表麵會(hui) 產(chan) 生全反射，而不平整的表麵點會(hui) 導致激光被材料所吸收。這樣得到的結果是平滑的表麵，整個(ge) 過程是個(ge) 自中斷過程。 #p#分頁標題#e#

使用準分子激光器所進行的工業(ye) 加工任務各不相同，這就促使了激光器產(chan) 品具有更廣的輸出特性。本質上，所有的應用都要求具有高可靠性，激光壽命更長，運轉成本更低。在三方麵主要應用的促進下，激光器製造商已經取得了大量重要的技術進步。新一代的準分子激光器維護間隔時間更長，自動調節能力更先進，所需支的擁有成本也更低。