电极系统是ArF准分子激光光源的核心部件。首先通过对ArF准分子激光光源电极系统的初步设计，得到合适的放电区尺寸，提供了电极和预电离电极电压的加载方式，从而形成由阴极、阳极、预电离电极、陶瓷件和工作气体五部分组成的电极系统简化模型。然后基于该电极系统简化模型，在不同电压加载条件下进行了电场仿真。仿真结果表明，放电区域电场分布均匀对称，电极系统设计较为合理。

为了实现工业用高重复频率ArF准分子激光器脉冲能量稳定, 从电源控制的角度进行了脉冲能量控制技术的基础研究。介绍了高重复频率ArF准分子激光器能量稳定闭环控制原理, 使用近似方法建立了准分子激光器脉冲能量和放电电压的函数模型, 提出一种基于实时检测脉冲能量的电压调节比例积分算法, 并结合函数模型和控制算法进行了MATLAB仿真。结果表明, 建立的脉冲能量模型是合理的, 且提出的比例积分算法在提高激光器脉冲输出能量稳定性方面是有效的。

对用于ArF准分子激光器的CaF2衬底进行了表征实验研究。采用分光光度计测量了CaF2衬底的透射光谱和反射光谱，利用激光量热法测量了CaF2衬底吸收，分别利用原子力显微镜（AFM）和白光干涉仪（WLI）测量了CaF2衬底的表面粗糙度，并计算了功率谱密度（PSD）和表面散射，最后分别测量了CaF2衬底的荧光光谱、红外光谱和拉曼光谱。激光量热法测量5 mm厚准分子级CaF2衬底的吸收结果为922×10-6。AFM和WLI测得的CaF2衬底表面粗糙度均方根值分别为0.22和1.24 nm，计算表面散射损耗分别为0.005%和0.25%。荧光光谱在紫外（UV）级CaF2衬底中检测到Ce3+等杂质离子。红外光谱和拉曼光谱在CaF2衬底表面没有检测到水气和有机污染物。实验结果表明，激光量热法可以精确地测量和评价准分子级CaF2衬底的吸收，表面粗糙度的测量结果需要与散射的实测结果综合起来进行评价，荧光和红外等光谱技术是检测CaF2衬底内部痕量杂质及表面污染的有效手段。

在一台快放电泵浦的ArF准分子激光振荡放大系统的振荡级上采用光栅、扩束镜、光阑等腔内元件，用组合输出镜获得了线宽小于0.1 nm，调谐范围～1 nm的激光输出。注入到非稳腔结构的放大级，注入后放大级效率提高了约50%，获得了平均30 mJ/脉冲的高光束质量的窄线宽可调谐激光，最大单脉冲能量＞50 mJ，并进行了氧气的吸收光谱实验。