一(yi)、前(qian)言
準分子是一(yi)種(zhong)在(zai)激(ji)發態結合而基(ji)態離解(jie)的(de)受激(ji)二聚體。準分子激(ji)光的(de)躍遷發生在(zai)束(shu)縛的(de)激(ji)發態到(dao)排斥的(de)基(ji)態，屬于(yu)束(shu)縛 – 自(zi)由躍遷 [1]。其(qi)特點(dian)是(shi)基態不(bu)穩定，一般在(zai)振(zhen)動(dong)弛豫時間內便分解(jie)為自由粒子，而(er)其(qi)激(ji)(ji)發(fa)態以結合的形式出(chu)現并相對穩定，以輻射的形式衰(shuai)減，因(yin)而(er)準(zhun)分子激(ji)(ji)光(guang)具(ju)有高增益的特點(dian) [2]。準分子(zi)(zi)激光(guang)器是紫(zi)外波段大能量激光(guang)光(guang)源，是一種(zhong)輻射脈(mo)寬(kuan)為幾十(shi)納秒的紫(zi)外氣體(ti)(ti)激光(guang)器。由于具有(you)(you)光(guang)子(zi)(zi)能量高、波長短、空間相(xiang)干(gan)性低（不易產(chan)生(sheng)(sheng)干(gan)涉條紋）等一系列優勢，準分子(zi)(zi)激光(guang)是目前(qian)最(zui)有(you)(you)效、適合大規模工業生(sheng)(sheng)產(chan)的深紫(zi)外光(guang)源，在集成電路(lu)光(guang)刻、醫療、材料(liao)加工、科研(yan)等領域具有(you)(you)廣泛(fan)的應用(yong)。
早在(zai) 1960 年，Houtermaus 就提(ti)出了以準分子為工作介質實(shi)現(xian)激光(guang)振蕩的(de)建議。1970 年，Basov 等首(shou)次采用強流(liu)電子(zi)束激發液(ye)態(tai)氙氣二聚體(ti)得到Xe2 準分子激(ji)光輸出，激(ji)光波長為 172 nm [3]。此(ci)后 50 年來，準分子激光(guang)技術得(de)到了迅速發展，先后 實 現 了 Kr2 （145.7 nm）、Ar2 （126.1 nm）、XeO（235 nm）、KrO（180 nm）、ArO（150 nm）、XeBr（282 nm）、XeF（351 nm）、KrF（248 nm）、ArF（193 nm）、XeCl（308 nm）、KrCl（222 nm）、ArCl（175 nm）等(deng)激光輻射 [4]。特(te)別地，以預電離(li)放電泵浦 ArF（193 nm）、KrF（248 nm）、XeCl（308 nm）為代表的(de)稀有氣體(ti)(ti)鹵(lu)化(hua)物準(zhun)分子激光的(de)各項技術得到迅(xun)猛發展(zhan)，實現了準(zhun)分子激光的(de)商業化(hua)并廣泛應用于科研、工業、醫療等相關領域(yu) [5]。20 世紀(ji) 90 年代，隨著準分(fen)子激(ji)光(guang)(guang)引入半導(dao)體(ti)光(guang)(guang)刻生(sheng)(sheng)產領域，大量準分(fen)子激(ji)光(guang)(guang)進入工(gong)業(ye)(ye)生(sheng)(sheng)產線(xian)，極大地(di)推動了高(gao)重頻(pin)、窄(zhai)線(xian)寬、長壽命、高(gao)穩定性(xing)準分(fen)子激(ji)光(guang)(guang)技(ji)(ji)術的(de)發展。與此同時，其他微結(jie)構(gou)加(jia)工(gong)和材料處理(li)等工(gong)業(ye)(ye)應(ying)用(yong)，諸如(ru)液晶平板退(tui)火、微細結(jie)構(gou)加(jia)工(gong)和表面處理(li)等也促進了大功率準分(fen)子激(ji)光(guang)(guang)技(ji)(ji)術的(de)蓬勃(bo)發展。
在(zai)大規模集(ji)(ji)成電路(lu)生產領域(yu)，光(guang)刻機(ji)一(yi)(yi)直是(shi)(shi)超大規模集(ji)(ji)成電路(lu)生產中最關(guan)鍵的(de)設備(bei)，而(er)高性能的(de)準分(fen)子激光(guang)光(guang)源是(shi)(shi)光(guang)刻機(ji)的(de)核心部件之(zhi)一(yi)(yi)，是(shi)(shi)實現高水平光(guang)刻的(de)關(guan)鍵技(ji)術(shu)之(zhi)一(yi)(yi)，也是(shi)(shi)限(xian)制我國集(ji)(ji)成電路(lu)發展的(de)關(guan)鍵部件之(zhi)一(yi)(yi)，更是(shi)(shi)推動光(guang)刻技(ji)術(shu)發展的(de)“源”動(dong)力(li) [6]。目前國際上僅有(you)美國 Cymer 公(gong)司（現已(yi)被荷蘭(lan)阿斯麥(mai)爾(er)（ASML）公司收購）與日本(ben)Gigaphoton 公司兩大光刻光源制(zhi)造商，它們對我國進行技(ji)術封鎖，嚴重限制(zhi)了我國集(ji)成電路制(zhi)造裝備的發(fa)展，相(xiang)關(guan)技(ji)術壁壘亟待攻克。
在材(cai)料加工(gong)(gong)領域，復(fu)合材(cai)料、陶瓷、金屬(shu)、納(na)米材(cai)料等(deng)新興或升級材(cai)料的(de)出(chu)(chu)現，對加工(gong)(gong)質量(liang)本身提出(chu)(chu)了更高的(de)要求。為了完全滿足市場對性(xing)能(neng)與良(liang)率(lv)的(de)需求，急需進一步提高加工(gong)(gong)可控(kong)性(xing)，避免或減少熱(re)影(ying)響區、次(ci)表(biao)面(mian)損傷等(deng)加工(gong)(gong)缺陷。準分子激(ji)光由于具有熱(re)影(ying)響小(xiao)、空間分辨率(lv)高、效率(lv)高、無污染、不產生次(ci)表(biao)面(mian)破壞層等(deng)特點 [7]，同(tong)時大(da)多數材料(liao)對紫外(wai)激光具有很高的吸收率 [8,9]，成(cheng)為相關材料加工領域的理想光源之一。
二、國內外(wai)準分(fen)子激光(guang)技術發展現(xian)狀及需求(qiu)分(fen)析(xi)
（一）國外(wai)發展現狀及需(xu)求分析(xi)
對于準分子(zi)激光器，國外有(you)比較成熟的商用產品，主(zhu)要生產廠家有(you)：美國的 Coherent 公(gong)司（包含收購的 Lambda Physik 和(he) Tui Laser）、GAM Laser 公(gong)司，日本(ben)的(de) Gigaphoton 公司，荷(he)蘭的 ASML 公司（Cymer）和加拿大的 Lumonics 公司等。從目前準分子激光(guang)器(qi)生(sheng)產商的相(xiang)關產品(pin)可以看出，準分子激光(guang)光(guang)源發展需(xu)求主要分為兩類：針對(dui)光(guang)刻需(xu)求——高(gao)(gao)重頻，同時要求(qiu)極窄的(de)光譜及極高(gao)(gao)的(de)穩(wen)定性(xing)；針對工(gong)業(ye)加工(gong)需求(qiu)——大單(dan)脈沖能量，高(gao)平均功率。
針對光刻應用需(xu)求，國際上主(zhu)要有荷蘭 ASML 公司（Cymer）和日本 Gigaphoton 公司提供相應(ying)的準分子激(ji)光產品，相應(ying)功率從(cong) 10~100 W、光譜線寬從 0.5~0.1 pm、重復頻(pin)率從(cong) 2~6 kHz。高(gao)重(zhong)復頻率可以提高(gao)加工產(chan)率，窄線(xian)寬(kuan)可以保證芯片圖案的(de)(de)精細度，減小系統中色差(cha)影響(xiang)，因(yin)此，高(gao)重(zhong)頻和(he)窄線(xian)寬(kuan)是光刻用準分子激光光源發展不(bu)斷追求的(de)(de)指標。表 1 為 ASML 公(gong)司（Cymer）ArF 準分子激光(guang)產品(pin)的(de)發展歷程。
表(biao) 1 ASML 公(gong)司（Cymer）ArF 準分子激光(guang)產品(pin)的(de)發展歷程(cheng)
針對(dui)工業生產(chan)及科研應用需求，主要有美國的Coherent 公司(si)提供(gong)相應的(de)準(zhun)分(fen)子激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)。主(zhu)要應用(yong)領域(yu)包括：聚合物標(biao)記(ji)等打(da)標(biao)應用(yong)、光(guang)(guang)(guang)纖光(guang)(guang)(guang)柵刻(ke)寫等材料加工、燃燒診斷等測量應用(yong)、激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)退火等表面(mian)處理、近視矯(jiao)正等醫療應用(yong)。工業及科研用(yong)準(zhun)分(fen)子激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)一般要求具有較(jiao)高的(de)穩(wen)定性和光(guang)(guang)(guang)斑(ban)均勻性。以制造(zao)平(ping)板顯示(shi)器(qi)（FPD）的(de)激(ji)光(guang)退火工序應用為例，其(qi)使用的(de)準分子激(ji)光(guang)能量穩定性一般(ban)要求小于 2%。
在材料加工與表面處理方(fang)面，Insung 等 [10] 使(shi)用激光誘導單晶碳化硅的固態相位(wei)分離，實現了多層(ceng)石墨烯的制備；日本京都(dou)大(da)學研究者利用 KrF 準(zhun)分子激光(guang)實(shi)現了側(ce)壁粗糙度(du)的降低，提高了波導的通光(guang)性能并提升了抗拉強度(du)，熱影響小(xiao)、修復力強、質(zhi)量(liang)高 [11]；日(ri)本 Kobayashi 等 [12] 利(li)用 193 nm 激光(guang)加工(gong)碳纖維增強(qiang)復合(he)材(cai)料（CFRP），加(jia)(jia)工(gong)(gong)熱影響區在目前報道(dao)中屬(shu)于(yu)較高(gao)水平。由于(yu)對(dui)復合材(cai)料(liao)疲勞強度影響最(zui)小，具有綜合最(zui)優的(de)加(jia)(jia)工(gong)(gong)質量(liang)及加(jia)(jia)工(gong)(gong)效率，美國 Coherent 公司、日本 Gigaphoton 公司 [13,14] 都將(jiang) CFRP 加工(gong)作為(wei)準分(fen)子激光(guang)(guang)器的重要(yao)應(ying)用進行相關(guan)光(guang)(guang)源、材(cai)料加工(gong)技術(shu)的研究。此類應(ying)用對(dui)光(guang)(guang)源穩定(ding)性(xing)(xing)、光(guang)(guang)斑均勻性(xing)(xing)以及定(ding)位精度等都提出(chu)了越(yue)來(lai)越(yue)高的要(yao)求。
（二）我(wo)國發(fa)展現狀及需(xu)求分析
我國準分子激光技術的研究工作開始(shi)于(yu) 20 世紀 70 年代 [15]，主要研(yan)(yan)究(jiu)單位包括(kuo)中國科(ke)學院上海光(guang)學精(jing)(jing)密機(ji)械研(yan)(yan)究(jiu)所、安徽光(guang)學精(jing)(jing)密機(ji)械研(yan)(yan)究(jiu)所、長春光(guang)學精(jing)(jing)密機(ji)械與物(wu)理研(yan)(yan)究(jiu)所、天津大學等，其(qi)研(yan)(yan)究(jiu)主要集(ji)中在(zai) XeCl 和 KrF 準分(fen)子(zi)激光器。20 世紀(ji) 90 年代之后，我國科研型準分(fen)子激(ji)光向實用化(hua)方向發展，上海光學(xue)(xue)精密機(ji)構研究所和安徽光學(xue)(xue)精密機(ji)械研究所開發了一些激(ji)光器產品，并出口到國外(wai)。
從 2009 年起，在(zai)國家科技重大專項（02 專項）的支持下，我國準(zhun)分子激光技術獲(huo)得迅速發(fa)展，中國科(ke)學(xue)(xue)院(yuan)光電(dian)研究(jiu)(jiu)院(yuan)、上(shang)(shang)海光學(xue)(xue)精(jing)密機構研究(jiu)(jiu)所(suo)、長春光學(xue)(xue)精(jing)密機械與物(wu)(wu)理研究(jiu)(jiu)所(suo)、合肥物(wu)(wu)質科(ke)學(xue)(xue)研究(jiu)(jiu)院(yuan)、光電(dian)技術研究(jiu)(jiu)所(suo)、上(shang)(shang)海微電(dian)子裝備有限(xian)公司(si)、華中科(ke)技大(da)學(xue)(xue)等單位(wei)參與了(le)相(xiang)關(guan)項目研發(fa)工作(zuo)。目前，已攻克了(le)一系列高性能準(zhun)分子激光核(he)心關(guan)鍵(jian)技術，實現了(le)高重(zhong)頻(pin)（kHz）、大能量（mJ 級）、窄線寬（亞 pm）準分子激光的穩定(ding)運轉，研發出第一代光刻用(yong)準分子系(xi)(xi)統原理樣機，目(mu)前正(zheng)在進(jin)行技術提升和面向產(chan)品(pin)的開(kai)發，并初步建立了(le)我國自主(zhu)的知識(shi)產(chan)權(quan)體系(xi)(xi)。圖 1 為目(mu)前統計的(de)準(zhun)分子(zi)激光(guang)技術國(guo)內發明(ming)專(zhuan)利申(shen)請量與國(guo)外(wai)來華發明(ming)專(zhuan)利申(shen)請量對比。可見，在 2009 年(nian)之前，國內申(shen)請(qing)和國外來華申(shen)請(qing)量僅分(fen)別為(wei) 7 項和(he) 3 項；在(zai) 2009 年之后，截至 2018 年 3 月，相(xiang)關(guan)數據已分別激(ji)增至 203 項和106 項。國(guo)內準(zhun)分子激光技術戰略布局如圖 2 所(suo)示，主要分(fen)布在放電腔設(she)計(ji)、流場設(she)計(ji)、準分(fen)子激(ji)光電源設(she)計(ji)、電極設(she)計(ji)、光譜控制(zhi)、光學元件設(she)計(ji)、預電離設(she)計(ji)等方面。
圖 1 準分(fen)子激光技(ji)術國內發明專(zhuan)利申(shen)請(qing)量(liang)與國外來華發明專(zhuan)利申(shen)請(qing)量(liang)對比圖
圖(tu) 2 國內準分子激(ji)光技術戰略布局
我國在準分子激光加(jia)工與處(chu)理方面的(de)研究起步于 20 世(shi)紀 80 年代 [16,17]。目前國內多家科研院(yuan)所及公(gong)司(si)都在進行相關技術研發，已(yi)取得一定(ding)的進展。北京工業大學 [18] 加(jia)工 SiC 單晶的表面粗糙度達4.11 nm，相比拋光前降低 83%；上(shang)海交通大學 [19]對激光誘導晶化氫(qing)化納米硅薄膜進行了(le)實(shi)驗與模擬，研(yan)究明確了(le)工藝過程與影響因素；中國(guo)科學院光電(dian)研(yan)究院 [20] 研究了 SiC、Al2O3 陶瓷的(de)表面處(chu)理并確定(ding)了(le)燒蝕機(ji)制。天(tian)津(jin)大(da)學、國防科(ke)(ke)技大(da)學等諸(zhu)多科(ke)(ke)研(yan)機(ji)構也進行了(le)相關的(de)研(yan)究(jiu)。
雖然我國在(zai)(zai)準(zhun)分子激光研發方面(mian)(mian)已取得一系列(lie)成果，但是，在(zai)(zai)基礎性(xing)技(ji)術研究(jiu)、新(xin)興(xing)或潛在(zai)(zai)應(ying)用(yong)領域及衍生技(ji)術等研究(jiu)方面(mian)(mian)尚存在(zai)(zai)較(jiao)大不足。
三、我國準(zhun)分子激光技術發展問題(ti)分析
（一）高性能(neng)紫外激光器(qi)用高端(duan)元器(qi)件(jian)短(duan)缺
高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)紫(zi)(zi)外(wai)激光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源對(dui)所(suo)使用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)端(duan)元(yuan)(yuan)(yuan)器件(jian)(jian)(jian)提(ti)出(chu)了(le)越來越高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要求(qiu)(qiu)。以光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)及(ji)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)(mo)元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)為例，在(zai)國(guo)家重(zhong)大(da)專項(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)資助下，國(guo)內(nei)制備的(de)(de)(de)(de)(de)(de)紫(zi)(zi)外(wai)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)及(ji)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)(mo)元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)能有(you)了(le)長(chang)足(zu)(zu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)進步，所(suo)制備的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)(mo)元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)已可以較好地滿足(zu)(zu)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學和(he)(he)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜性(xing)(xing)能方面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要求(qiu)(qiu)，在(zai)抗(kang)激光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)輻照損傷抑制和(he)(he)提(ti)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)使用壽命方面(mian)(mian)(mian)，也(ye)取(qu)得了(le)顯(xian)著進展。然而，前(qian)期(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)量研究結果也(ye)顯(xian)示目前(qian)國(guo)內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)及(ji)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)(mo)元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)綜合(he)性(xing)(xing)能與高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)性(xing)(xing)能紫(zi)(zi)外(wai)激光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)際和(he)(he)潛(qian)在(zai)要求(qiu)(qiu)之間還(huan)存在(zai)一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)差距，面(mian)(mian)(mian)向超高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)性(xing)(xing)能紫(zi)(zi)外(wai)激光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用需(xu)求(qiu)(qiu)，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)及(ji)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)(mo)元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)長(chang)期(qi)(qi)抗(kang)激光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)輻照損傷能力還(huan)有(you)待進一步提(ti)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)。造(zao)成這種差距的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原因(yin)主要包括：首先，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)涉及(ji)材料生長(chang)、表面(mian)(mian)(mian)加工及(ji)應(ying)用等多個環節，各(ge)環節都存在(zai)多種影(ying)(ying)響抗(kang)激光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)輻照性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)因(yin)素(su)，導(dao)致對(dui)其具體(ti)影(ying)(ying)響機理及(ji)規律的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究難度很(hen)大(da)；其次，國(guo)內(nei)在(zai)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)端(duan)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)材料及(ji)加工方面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)前(qian)期(qi)(qi)基礎薄(bo)(bo)弱，也(ye)對(dui)后(hou)續(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學鍍(du)膜(mo)(mo)(mo)工作(zuo)及(ji)長(chang)期(qi)(qi)應(ying)用評價工作(zuo)造(zao)成障礙；最后(hou)，到(dao)目前(qian)為止，國(guo)內(nei)還(huan)沒有(you)形成對(dui)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)性(xing)(xing)能紫(zi)(zi)外(wai)激光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)及(ji)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)(mo)元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)綜合(he)檢測和(he)(he)評價的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)效(xiao)技術和(he)(he)標準，使得對(dui)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)材料、加工、鍍(du)膜(mo)(mo)(mo)及(ji)應(ying)用等環節中各(ge)影(ying)(ying)響因(yin)素(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)優(you)化工作(zuo)不能高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)效(xiao)開(kai)展。
（二(er)）基(ji)礎性研究薄(bo)弱
目前我(wo)國(guo)在(zai)準分子激光研究方面主(zhu)要是參照國(guo)外(wai)成(cheng)熟產(chan)品，主(zhu)要集中在(zai)依靠實驗手段解(jie)決工(gong)程技術問題，基礎性技術積累相(xiang)對薄弱。
以放(fang)電(dian)動力(li)學為(wei)例，準(zhun)(zhun)(zhun)分子(zi)(zi)激(ji)光(guang)(guang)系(xi)統(tong)的(de)(de)運(yun)(yun)轉過(guo)(guo)程(cheng)是高壓氣(qi)體(ti)放(fang)電(dian)等(deng)離子(zi)(zi)體(ti)激(ji)發光(guang)(guang)輻射過(guo)(guo)程(cheng)，對放(fang)電(dian)過(guo)(guo)程(cheng)特(te)性(xing)(xing)的(de)(de)研究是系(xi)統(tong)設(she)計的(de)(de)核心和根(gen)源。放(fang)電(dian)過(guo)(guo)程(cheng)特(te)性(xing)(xing)的(de)(de)準(zhun)(zhun)(zhun)確(que)分析(xi)，對系(xi)統(tong)的(de)(de)優化(hua)改善都將(jiang)具有極其重要的(de)(de)作(zuo)用。通過(guo)(guo)仿真，研究準(zhun)(zhun)(zhun)分子(zi)(zi)激(ji)光(guang)(guang)系(xi)統(tong)的(de)(de)放(fang)電(dian)動力(li)學特(te)性(xing)(xing)，實時預測工作(zuo)氣(qi)體(ti)的(de)(de)成分變化(hua)，深(shen)化(hua)理(li)解從工作(zuo)氣(qi)體(ti)電(dian)離到(dao)激(ji)光(guang)(guang)輻射的(de)(de)物理(li)過(guo)(guo)程(cheng)，明確(que)關(guan)鍵因素，可對準(zhun)(zhun)(zhun)分子(zi)(zi)激(ji)光(guang)(guang)系(xi)統(tong)的(de)(de)結構特(te)性(xing)(xing)優化(hua)提(ti)供設(she)計指導，提(ti)高系(xi)統(tong)運(yun)(yun)轉相(xiang)關(guan)實驗驗證的(de)(de)準(zhun)(zhun)(zhun)確(que)性(xing)(xing)和可靠性(xing)(xing)。目前，我國在放(fang)電(dian)動力(li)學等(deng)基礎性(xing)(xing)研究方面處于剛(gang)剛(gang)起(qi)步狀態，難以指導新技術、新產品的(de)(de)開發。
（三）高(gao)端(duan)準分子激光技術與國外領先水(shui)平尚(shang)存在較大差(cha)距
在超(chao)大規模集成電路光刻和(he)超(chao)精細加工等當前應(ying)用(yong)及未來(lai)潛在應(ying)用(yong)中，要求紫(zi)外(wai)激光的(de)輸出指(zhi)(zhi)標越(yue)來(lai)越(yue)苛刻，主要包括(kuo)：要求紫(zi)外(wai)激光的(de)輸出脈(mo)沖能(neng)(neng)(neng)(neng)量、功率和(he)光譜(pu)性能(neng)(neng)(neng)(neng)指(zhi)(zhi)標越(yue)來(lai)越(yue)高，同時要求其輸出脈(mo)沖能(neng)(neng)(neng)(neng)量和(he)光譜(pu)性能(neng)(neng)(neng)(neng)具有極高的(de)穩(wen)定性與可控變化特性。
目(mu)前，我國雖然在(zai)準分子激光技術及研(yan)發(fa)方面(mian)取得了一(yi)系(xi)列(lie)突破性進展，但(dan)和國外領先水(shui)平相比，尚存在(zai)著較大的(de)差距，造成這種差距的(de)原因主要包括：國內基礎薄弱，人才(cai)隊伍（特(te)別是高端(duan)領軍人才(cai)）短缺，技術及產品落(luo)后。
四、我國(guo)準(zhun)分子激光(guang)技(ji)術未(wei)來發展方向建議
在(zai)國(guo)家(jia)科技重大(da)專項的(de)支(zhi)持下(xia)，我國(guo)準(zhun)分(fen)(fen)子(zi)激(ji)光(guang)技術(shu)獲得(de)了迅速(su)發(fa)展，攻克了一系列高(gao)性(xing)能準(zhun)分(fen)(fen)子(zi)激(ji)光(guang)核(he)心關鍵技術(shu)。然(ran)而，和國(guo)外領(ling)先水平相比，尚存在(zai)著較大(da)的(de)差距(ju)，仍需國(guo)家(jia)層(ceng)面(mian)的(de)大(da)力支(zhi)持。
針對于當(dang)前我(wo)國準分子(zi)激光技術發展過程中的問題(ti)以及相關技術短板及需求，建議未來重(zhong)點(dian)發展方向主(zhu)要包括以下幾點(dian)。
（一）基礎共性技(ji)術研(yan)究
1. 高(gao)性(xing)能準分子激光(guang)器用高(gao)端(duan)元器件設(she)計、制備與性(xing)能表征研(yan)究
以(yi)光(guang)(guang)學元件(jian)及光(guang)(guang)學薄膜(mo)(mo)的(de)制備及其長期性(xing)能(neng)(neng)穩定性(xing)測試與評價(jia)為例，在準分(fen)子(zi)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)光(guang)(guang)學系統(tong)中，由于(yu)紫(zi)外(wai)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)單光(guang)(guang)子(zi)能(neng)(neng)量(liang)高(gao)，高(gao)能(neng)(neng)光(guang)(guang)子(zi)與物質(zhi)相(xiang)互作用導致光(guang)(guang)學元件(jian)更(geng)易產生激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)損壞和(he)(he)性(xing)能(neng)(neng)退(tui)化，極(ji)大影響紫(zi)外(wai)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)光(guang)(guang)學系統(tong)的(de)通(tong)光(guang)(guang)能(neng)(neng)力(li)、性(xing)能(neng)(neng)、穩定性(xing)和(he)(he)壽命。因(yin)此，高(gao)性(xing)能(neng)(neng)光(guang)(guang)學元件(jian)及光(guang)(guang)學薄膜(mo)(mo)的(de)制備極(ji)其重要，需(xu)要開展材料(liao)嚴格篩選、光(guang)(guang)學表面超精密加(jia)工(gong)工(gong)藝優(you)化、高(gao)性(xing)能(neng)(neng)薄膜(mo)(mo)制備工(gong)藝優(you)化，以(yi)及應用環境對抗輻照性(xing)能(neng)(neng)影響評價(jia)等(deng)一系列(lie)工(gong)作。
另(ling)外，當前針(zhen)對紫(zi)外激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學元(yuan)件(jian)(jian)(jian)及薄膜(mo)(mo)元(yuan)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)評(ping)價還主要(yao)依賴于一些較常(chang)規的(de)(de)技術和(he)手段，遠(yuan)遠(yuan)無法滿足高性(xing)能(neng)(neng)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學元(yuan)件(jian)(jian)(jian)及薄膜(mo)(mo)元(yuan)件(jian)(jian)(jian)制(zhi)備的(de)(de)需要(yao)。因此，有必要(yao)在(zai)現有測(ce)試(shi)(shi)和(he)評(ping)價技術的(de)(de)基礎上(shang)，針(zhen)對紫(zi)外激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學元(yuan)件(jian)(jian)(jian)及薄膜(mo)(mo)元(yuan)件(jian)(jian)(jian)抗(kang)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)輻射能(neng)(neng)力和(he)長期(qi)性(xing)能(neng)(neng)穩(wen)定性(xing)的(de)(de)要(yao)求，完善(shan)建立(li)基于激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)損(sun)傷(shang)閾(yu)值(zhi)組合測(ce)試(shi)(shi)的(de)(de)短期(qi)評(ping)價方法和(he)基于低能(neng)(neng)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)輻照組合的(de)(de)長期(qi)評(ping)價方法相結(jie)合的(de)(de)高效系統(tong)性(xing)評(ping)價方案，以此作為高性(xing)能(neng)(neng) CaF2 等(deng)光學材(cai)料篩選、光學表面(mian)超(chao)精密(mi)加工工藝(yi)優化(hua)、高性能薄膜制備工藝(yi)優化(hua)、以(yi)及應用環境影響(xiang)研究(jiu)開展所需的(de)新的(de)技(ji)術支撐(cheng)。
2. 基礎性(xing)理論及(ji)驗證研究
從(cong)(cong)基礎理論(lun)模(mo)擬(ni)仿真(zhen)、基礎原(yuan)材料特(te)性(xing)(xing)、基礎元器件性(xing)(xing)能特(te)性(xing)(xing)分析等(deng)方(fang)面(mian)，加強基礎性(xing)(xing)研究(jiu)以(yi)及(ji)驗(yan)證工作。以(yi)放電動(dong)力學(xue)為(wei)例(li)，對放電動(dong)力學(xue)特(te)性(xing)(xing)研究(jiu)主要考察研究(jiu)準分子(zi)激光器高(gao)壓氣(qi)體(ti)放電等(deng)離(li)子(zi)體(ti)激發(fa)光輻射過(guo)程，其中涉及(ji)氣(qi)體(ti)混合配比情(qing)況(kuang)、腔內(nei)氣(qi)體(ti)壓力情(qing)況(kuang)、主電極的(de)設計、預(yu)電離(li)電極的(de)設計、放電電極間(jian)距(ju)、放電電壓情(qing)況(kuang)、電極預(yu)電離(li)機制結(jie)構等(deng)多方(fang)面(mian)的(de)內(nei)容，進行(xing)的(de)最優(you)化設計，從(cong)(cong)而(er)可以(yi)有效輔助新技術(shu)及(ji)產(chan)品開(kai)發(fa)，提(ti)高(gao)新產(chan)品開(kai)發(fa)效率(lv)，節約開(kai)發(fa)成(cheng)本(ben)。
（二）長脈沖、高重(zhong)頻、大能量 / 功率技(ji)術研究
紫外激(ji)(ji)(ji)光(guang)由于波長短，單光(guang)子能(neng)量大，在加工等領域具(ju)有優(you)勢的同時，也帶(dai)來(lai)光(guang)學元件易受到損傷等難題，增加激(ji)(ji)(ji)光(guang)脈寬可以有效地解(jie)決這(zhe)一問題。面(mian)向應用需求，長脈沖紫外激(ji)(ji)(ji)光(guang)技術是重要(yao)研究方(fang)向之一，但常規激(ji)(ji)(ji)光(guang)器脈寬受限(xian)于激(ji)(ji)(ji)光(guang)上能(neng)級壽命、泵浦電(dian)源等因素(su)，更寬的激(ji)(ji)(ji)光(guang)脈寬較(jiao)難實(shi)現。
激光重頻(pin)直接影響加工產(chan)率，二(er)者呈正比例關系。目前國(guo)際上(shang)光刻用準分子激光光源(yuan)最高重頻(pin)是6 kHz，若要在其他條件相(xiang)同(tong)的(de)情況下繼(ji)續提(ti)高(gao)加工產率，勢必(bi)要繼(ji)續提(ti)高(gao)激(ji)光重(zhong)(zhong)頻(pin)，而為(wei)了提(ti)升激(ji)光重(zhong)(zhong)頻(pin)，必(bi)須解決泵浦電源(yuan)、光學材料、驅(qu)動風(feng)機(ji)、流場、激(ji)波(bo)、散(san)熱等一系(xi)列問題。針對應(ying)用的(de)前瞻需(xu)求，有必(bi)要開展更高(gao)重(zhong)(zhong)頻(pin)激(ji)光光源(yuan)研究，從而實現我(wo)國在這(zhe)一技術(shu)領域的(de)領先地位，為(wei)更高(gao)性能激(ji)光光源(yuan)的(de)開發奠定基(ji)礎。
在智(zhi)能手機、平(ping)板顯示器(qi)等領域廣泛應用的新型顯示器(qi)，包(bao)括有源矩陣液晶(jing)顯示器(qi)（AMLCD）和有(you)源矩陣有(you)機(ji)發光(guang)二(er)極管(guan)（AMOLED）顯示(shi)器等(deng)是(shi)下一(yi)代(dai)電(dian)子產品的核(he)心之一(yi)，廣泛(fan)應用于日常電(dian)子消費(fei)類產品和不同工業領域(yu)，具有巨大的市場價值，是(shi)國家經濟(ji)建設和社會(hui)發(fa)展的重要領域(yu)。其(qi)中(zhong)，低(di)溫多晶硅（LTPS）的(de)制備是最關鍵的(de)加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝(yi)之(zhi)一(yi)，而準分子激光(guang)退火已經成為(wei)當下屏制造(zao)中制備有效的(de)多晶(jing)硅層的(de)首選方法。該光(guang)源一(yi)般要求單脈沖能(neng)量(liang)至(zhi)少數百毫(hao)焦，因此，有必(bi)要開展(zhan)大能(neng)量(liang) /功率技術研究(jiu)，這將為我國在該領域開發具有核心自(zi)主知識產(chan)權的裝備(bei)奠定基礎。
（三）新(xin)興或潛在應用領域及衍生技術研究
在現(xian)有研究成果(guo)的基礎上，針對(dui)光電對(dui)抗(kang)、高精度光學(xue)系統檢測等應用，開展電磁干擾、輻射標定、綜合參數診斷、光譜調(diao)諧(xie)控制等進(jin)行技術輻射轉(zhuan)移。
針對新興或潛(qian)在的應用需求，如微(wei)加(jia)工制造（包括：多層石墨烯(xi)材料的制備；CFRP 等復合材料的切割(ge)、微孔、表面羥基化；SiC 等脆硬陶瓷材(cai)(cai)料的拋光、改性；納米材(cai)(cai)料的誘導晶(jing)化、沉(chen)積；生物材(cai)(cai)料的選擇性切斷、微(wei)流(liu)控芯(xin)片等器(qi)件(jian)的微(wei)加工等）、高精度 / 性能(neng)元(yuan)器件表面處(chu)理等(deng)應用領域(yu)，有針對地開展相(xiang)適應的準分子(zi)激光(guang)技術及(ji)相(xiang)關性能(neng)優化研(yan)究，為最(zui)終帶動(dong)新(xin)的應用領域(yu)發展奠定基礎。
