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Lexikon der Optik: Excimerlaser

Excimerlaser, leistungsstärkste UV-Impuls-Gaslaser mit großen Einzelimpulsenergien bzw. hoher Folgefrequenz. Als gasförmige aktive Medien werden eine Reihe zweiatomiger Moleküle von Edelgasen und Halogeniden verwendet, die sich durch einen nichtstabilen Grundzustand auszeichnen. Bevorzugt als Lasermedien eingesetzt werden ArF*, Kr*, XeCl*, XeF*, auch als Exciplexe bezeichnet (Kurzform für excited complex, engl., "angeregter Komplex"), sowie Ar2*, Kr2* und Xe2*, Excimere genannt (Kurzform für excited dimer, engl., "angeregtes Dimeres"). In dem angeregten Molekülzustand als oberem Laserniveau ist das Molekül stabil, und die Laseremission beruht auf dem Elektronenübergang in den unstabilen Grundzustand des Moleküls, wobei als Folge der kurzen Dissoziationszeit der Moleküle von ≈10-12 s das untere Laserniveau stets unbesetzt ist. Der relativ hohe Wirkungsgrad bis 10% für diesen Lasertyp ist dadurch mit bedingt. Die Laserstrahlung liegt im ultravioletten Spektralbereich. Im einzelnen gilt für die Wellenlängen

Ar2*: λ=126,1 nm, Kr2*:λ=145,7 nm,

Xe2*: λ=172,7 nm, Xe2*:λ=72,2 nm,

ArF*: λ=193 nm, KrF*:λ=248 nm,

XeCl*: λ=308 nm und XeF*:λ=352 nm.

Die Ausstrahlung erfolgt prinzipiell im Impulsbetrieb bei Folgefrequenzen bis zu 103 Hz. Neben Spitzenleistungen bis in den GW-Bereich und Energien bis zu 350 J (im Einzelschußbetrieb für den Xe2*-Laser) liegen die üblicherweise mit dem E. erreichbaren Werte für die Energie bei 0,5 J bei einer Impulsdauer zwischen 10 und 20 ns und einer Folgefrequenz von einigen Hz bis 100 Hz. Die Leistungen liegen im MW-Bereich. Aufgrund der hohen Impulsleistungen im kurzwelligen Spektralbereich wird dieser Lasertyp vorwiegend als Pumplaser (für den Farbstofflaser), zur Bestrahlung in der Lithographie wie auch für Untersuchungen zur lasergesteuerten Kernfusion verwendet.

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