Laser à excimère

Un laser à excimère, parfois appelé (et de façon souvent plus appropriée) laser à exciplexe, est un type de laser ultraviolet couramment utilisé en chirurgie oculaire et en photolithographie dans l'industrie des semiconducteurs.

Un excimère est un dimère qui n'est stable qu'à l'état excité et se dissocie à l'état fondamental, tandis qu'un exciplexe est un complexe qui n'est stable qu'à l'état excité et se dissocie à l'état fondamental ; un excimère est donc un cas particulier d'exciplexe. La dissociation de l'état fondamental l'empèche d'absorber les photons émis par l'état excité. Donc les photons sont plus facilement multipliés, ce qui donne des lasers efficaces.

Dans le cas des lasers, on utilise un gaz rare parfois mélangé avec un halogène, typiquement l'argon, le krypton ou le xénon éventuellement mélangé avec du fluor ou du chlore, voire du brome. Sous l'effet d'une stimulation électrique se forme par exemple un excimère tel que Ar₂* ou Kr₂*, ou un exciplexe tel que ArF* ou KrF*, qui retombe à son état fondamental en émettant un rayonnement laser de longueur d'onde déterminée, dans le proche ultraviolet avec les exciplexes mais dans l'ultraviolet plus lointain avec les excimères^[1], la longueur d'onde étant d'autant plus courte que le gaz rare est léger et l'halogène, lourd :

Excimère	Longueur d'onde
Ar2*	126 nm
Kr2*	146 nm
Xe2*	172 nm 175 nm
Exciplexe
NeF*	108 nm
ArF*	193 nm
KrF*	248 nm
XeF*	351 nm
KrCl*	222 nm
ArCl* XeCl*	308 nm
XeBr*	282 nm

Les lasers à excimères fonctionnent généralement à 100 Hz avec une impulsion d'environ 10 ns, mais certains atteignent 8 kHz et 200 ns.

La lumière UV des lasers à excimère est bien absorbée par les tissus et les composés organiques. Plutôt que brûler ou inciser les matériaux, les lasers à excimère procèdent par rupture des liaisons moléculaires en surface des matériaux conduisant à l'ablation de matière plutôt qu'à la brûlure ou la fusion. Ces lasers permettent donc d'enlever de fines couches de matière en surface de façon très contrôlée sans altération excessive du reste du matériau. C'est ce qui rend les faisceaux de ces laser si performants dans les domaines de la micromécanique et de l'industrie des semi-conducteurs, ainsi qu'en chirurgie oculaire LASIK.

Le laser à fluorure de krypton est le plus courant des lasers à excimère, fonctionnant en l'occurrence avec l'exciplexe KrF*.

Notes et références

1. ↑ Lasers à excimère sur le site de l'UICPA

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