準分子激光器（Excimer lasers）正在麵臨(lin) 來自固態激光器的激烈競爭(zheng) ，但是在紫外波段它仍是最佳的光源，具有高能量，高峰值功率，高平均功率，可脈衝(chong) 工作。同時它也有一些缺點，比如光束質量差（多模結構，發散角大等），體(ti) 積大，運行成本高，維保複雜。這個(ge) 領域的專(zhuan) 家們(men) 說，隨著近些年技術的發展，準分子激光器的各種缺陷其實已經改善很多了。

準分子激光器和氮分子激光器是最流行的兩(liang) 種紫外波段氣體(ti) 激光器。激光工作介質是惰性氣體(ti) 、鹵素氣體(ti) 和緩衝(chong) 氣體(ti) （一般是氖氣）的混合物。一種典型的混合比例是，2~9%惰性氣體(ti) ，0.2%鹵素氣體(ti) ，90~98%緩衝(chong) 氣體(ti) ，其中緩衝(chong) 氣體(ti) 主要用於(yu) 傳(chuan) 輸能量。混合氣體(ti) 存儲(chu) 於(yu) 高壓瓶中，典型氣壓是3500~5000millibar （3.5~5個(ge) 大氣壓），工作時使用寬度為(wei) 幾十個(ge) 納秒的高壓短脈衝(chong) 對混合氣進行放電激勵，從(cong) 而生成惰性氣體(ti) 的鹵化物，如ArF, KrF, XeF, XeCl等，這些鹵化物的壽命都非常短，並且基態很不穩定。

Table 4.3 列出了常用惰性氣體(ti) 鹵化物的基本性質。

準分子的英文"excimer"來源於(yu) "excited dimer"的縮寫(xie) ，即受激二聚物，用於(yu) 描述一種特別的二聚物分子RH*，這種分子形式僅(jin) 有激發態（E1態），基態（E0態）並不存在。激光躍遷就發生在E1態和E0態之間，如下圖所示。

E0態的複合分子是不穩定的，會(hui) 迅速瓦解，恢複到獨立分子的狀態，導致低能級粒子數減少，很容易形成激光振蕩所需的粒子數反轉條件。

激光器工作過程中，混合氣會(hui) 出現慢性損耗，會(hui) 導致激光器性能下降。在商用激光器中，高壓氣瓶不是全密封的，需要定期給激光器充氣，充氣間隔可以是10^3~10^6個(ge) 激光脈衝(chong) ，以觀察到明顯的性能下降為(wei) 準。需要注意的是，準分子激光器會(hui) 涉及有毒有害物質，因此一定要按照規定的安全程序進行操作和維護。在準分子技術發展的初期，由於(yu) 鹵素氣體(ti) 造成的高壓氣瓶腐蝕曾經造成過嚴(yan) 重的事故。現代的激光器已經通過材料選型解決(jue) 了這個(ge) 問題，電極材料選用鎳或溴，不再使用基於(yu) 有機材料製造的潤滑、密封、絕緣材料。這些措施可以使準分子氣體(ti) 的壽命延長到10^8個(ge) 脈衝(chong) 量級。

準分子介質的激光增益很大，輸出耦合器的反射率隻要達到10~30%就可以有足夠的能量輸出。最常使用的發光譜線是193 nm (ArF), 248 nm (KrF), 308 nm (XeCl), 351 nm (XeF)。這些激光器的功率範圍是1W(KrF)到100W(KrFXeCl)，也有更大的。Table 4.4 列出了常見的激光參數。

激光器的光學元件也需要維護，這也是決(jue) 定激光壽命的第二大因素。XeCl 激光器的光學元件是使用石英或熔融石英製作的。XeF 激光器的光學元件則是使用MgF2，這主要是因為(wei) 氟氣會(hui) 腐蝕石英或熔融石英。

準分子激光器的主要優(you) 點是高能量、高功率。已知最大的一個(ge) 準分子激光器是美國Los Alamos National Laboratory 的“Aurora”裝置，主要指標是5 ns, 5 kJ, KrF，用於(yu) 可控核聚變研究。在科研領域，準分子主要用於(yu) 激勵染料激光器，以及用於(yu) 產(chan) 生真空紫外波段的高次諧波，這在計量學和係統準直方麵有特別重要的意義(yi) 。準分子激光在檢測大氣汙染和臭氧層方麵也有重要應用。

在光刻領域，準分子激光器是最主要的深紫外光源，廣泛應用於(yu) 刻蝕各種電路結構、定位點、商標，適用於(yu) 陶瓷、玻璃、塑料、金屬等多種材料。KrF 和 ArF 激光器應用於(yu) 遠紫外光刻工藝中，製造的電路特征尺寸可以小於(yu) 0.18 μm。