准分子激光线形光束在多晶硅薄膜的工业生产中有重要应用。基于自行研制的激光退火设备输出的线形XeCl 准分子激光对等离子体增强化学气相沉积制备的大尺寸非晶硅薄膜进行退火处理。研究了线形光束的能量密度、辐照数量对薄膜晶化程度的影响,讨论了制备的大尺寸多晶硅薄膜的晶化体积分数及均匀性。实验结果表明,薄膜晶化的阈值为194 mJ·cm-2; 薄膜的晶化体积分数随能量密度先线性增大,再缓慢减小,线性增长因子约为0.3, 当能量密度为432 mJ·cm-2时,晶化程度最优;当辐照数量超过20次时,薄膜的晶化体积分数维持稳定;当光斑搭接率为93.7% 时,制备的大尺寸多晶硅薄膜右侧区域的晶化体积分数为92.26%,相对标准差为1.56%,略好于左侧区域。该工作为线形光束晶化非晶硅薄膜的研究及准分子激光线形光束退火设备的国产化及提供了参考。

聚合物光纤光栅不仅具有体积小、质量轻、柔软、成本低等诸多优点, 还因聚合物自身的特性而具有灵敏度高、响应范围宽、生物兼容性等优良特性。首先梳理了聚合物光纤的光敏性机理, 概述了聚合物光纤光栅制备的刻蚀光源和方法; 其次根据聚合物光纤的组成材料, 概述了多种聚合物光纤光栅的制备进展和性能指标, 包括聚甲基丙烯酸甲酯、环烯烃共聚物TOPAS、透明无定物氟聚合物CYTOP和聚碳酸酯。总之, 目前聚甲基丙烯酸甲酯聚合物光纤光栅的研究占主导, 而基于新型材料的聚合物光纤光栅因自身独特的优势也逐渐受到重视。

激光诱导击穿光谱(LIBS)技术是一种基于原子发射光谱的元素分析技术, 是元素分析领域重要的研究手段。作为LIBS分析的激发光源, 紫外激光具有光子能量大、空间分辨率高等优点, 可以提高烧蚀效率、减少分馏效应, 在地质检测和生物医药检测方面有很好的应用前景;也可从提升元素分析的效果, 扩大LIBS技术的应用范围。介绍了紫外LIBS技术的原理与特点, 讨论了国内外紫外LIBS技术的应用, 总结了紫外LIBS技术的发展趋势。

设计了一套用于准分子激光低温多晶硅制备的线光束整形系统。系统中设置的光斑转换模块可使原始光束截面横纵倒置; 利用扩束模块对原始光束的短轴进行准直, 其扩束倍率可限定短轴光束尺寸, 以配合短轴光束均匀模块的孔径; 采用基于透镜阵列的长轴、短轴光束均匀模块可在提高光斑能量分布均匀性的同时, 约束光斑尺寸; 系统中设置了投影模块, 可将光束投影于工件表面。为了实现系统中光学原件的精密定位, 设计并加工了配套的机械调节结构; 结合仿真实验, 讨论了阵列单元的中心偏差及工作面的偏离对线光斑质量的影响。利用该线光束整形系统对自行研制的大能量准分子激光光源进行整形, 实测的系统能量传递效率为33%, 工件表面的光斑尺寸约为100 mm×0.3 mm, 平均能量密度为470 mJ·cm-2, 长轴能量分布均匀度为93.95%, 满足退火技术的要求。

研制了一台采用紫外火花预电离和横向放电结构的非链式电激励脉冲HF激光装置，采用氢闸流管结合一级磁脉冲压缩开关的高功率电激励系统。实验研究了激光工作介质SF6，H2不同压强比和总工作气压对激光输出能量的影响，得出了最佳气体组分，确定了最佳工作气压。总气压在8.8 kPa，气体组分H2与SF6气压比为1:9时，获得最佳的激光输出，输出能量达到1.3 J，激光器的光电转换效率达到2.4%。

分别研究了Ne、F2和Kr对KrF准分子激光器脉冲能量输出的影响。理论分析了Ne作为缓冲气体在激光器放电过程 中的碰撞过程，并对Ne与其他种类缓冲气体进行了对比分析。F2分压对脉冲能量输出的影响非常明显。工作气体中Kr参与 的三体碰撞过程占主导地位，激光脉冲能量输出与Kr分压呈二次函数关系。当充电电压为28.7 kV，在最优化工作气体分压 （F2:He:Kr:Ne = 0.315:5.985:19.5:305 kpa）下获得的最大单脉冲输出能量为807 mJ，全电效率为1.64%。

设计了一种紧凑型放电引发非链式氟化氘（DF）脉冲激光器，引入基于闸流管的一级磁脉冲压缩高压快上升沿放电引发回路，形成39.5 kV、100 ns上升沿高压快脉冲。紧凑型张氏放电电极结合紫外(UV)火花预电离，在电极间距为30 mm激活区形成均匀辉光放电，注入能量密度达190 J/L。激光谐振腔选用平平腔结构，激光工作气体采用SF6和D2，其气体配比优化为10:3，此时获得最大能量输出为877 mJ，电光转换效率为1.9 %，脉宽约200 ns，光斑为30 mm×9 mm。

为了解决高重复率下准分子激光电源磁脉冲压缩开关的磁芯复位问题，以理论分析为指导，结合磁开关工作特性，设计了一种磁芯精确复位电路，该电路可快速精确复位饱和后的磁开关。将此复位系统应用于准分子激光器脉冲电源测试其性能，复位电流在磁开关饱和后200μs内平息振荡。结果表明，这一磁芯复位系统可满足4kHz重复率下脉冲电源的复位要求。此研究对今后高重复率准分子激光电源的设计是有帮助的。

为了满足工业用振荡-放大双腔结构的准分子激光器放电激励技术的要求, 设计了高重频高精度的脉冲充电电源。该电源采用LC谐振倍压的方式, 同时为双腔准分子激光器的充电电容器进行充电, 倍压比为1.87。通过对电源工作时序的调节, 实现千赫兹高重频放电激励, 在电源输出电压约为1300V时, 充电电压精度为±0.18%。结果表明, 通过充电电压精度控制单元, 对充电电压反馈调节, 可以实现充电电压的高精度。