为了获得稳定性更好、能量更大的准分子激光输出脉冲，对合束方式提高输出脉冲能量稳定性的可行性进行了理论推导、模拟实验以及合束实验研究。从理论推导得知，当激光输出脉冲能量符合正态分布时，多台激光器合束可以降低输出能量相对标准差。对三台输出脉冲能量分布特性符合正态分布的准分子激光器进行合束模拟实验研究，每台输出脉冲能量平均值约为153 mJ，脉冲能量相对标准差约为1%。两台准分子激光器合束时得到输出脉冲能量平均值为305 mJ、能量相对标准差为0.7%的准分子激光脉冲。三台准分子激光器合束时可以得到输出能量平均值为458 mJ、能量相对标准差为0.6%的准分子激光脉冲。使用两台准分子激光器进行三次实际合束实验，其中两台准分子激光器三次合束分别输出能量平均值约为355、350、330 mJ，相对标准差为1.3%、1.2%、1.4%的激光脉冲；三次合束后分别得到能量平均值为687、694、646 mJ，相对标准差为0.86%、0.79%、0.83%的激光脉冲。模拟实验以及合束实验都表明，合束后的能量相对标准差均小于单台能量相对标准差，即合束提高准分子输出脉冲的稳定性。因此，当单台准分子激光输出脉冲能量符合正态分布且平均能量相当时，多台合束可以有效提高激光输出脉冲的能量稳定性。

随着半导体集成电路芯片的尺寸越来越小、结构越来越复杂，芯片制造过程中的退火工艺技术也在不断进步。激光退火以其在芯片制造过程中热预算控制的优势，在芯片制造退火工艺中的重要性正在显现。而准分子激光的特点是波长短、峰值功率高、作用于大多数物质表面时能量迅速被物质表面吸收。准分子激光退火可以实现对材料表面温度梯度的控制，是半导体集成电路制造中热处理工艺的重要选择。对半导体集成电路制造过程中准分子激光退火研究进展进行了综述。概述了集成电路制造中退火工艺热预算控制与激光退火的理论模拟研究结果；着重介绍了准分子激光退火在离子掺杂控制、超浅节形成、沟道外延等材料处理中的研究进展，以及在金属层制备和3D器件中的应用。研究表明，准分子激光退火工艺有望为三维半导体集成电路制造提供新的解决方案。

为准确测量193 nm深紫外飞秒激光的脉冲宽度，基于氟化钙的双光子荧光效应，设计并搭建了用于紫外飞秒激光脉冲的脉宽测量系统。双光子荧光信号强度与入射激光光强的平方依赖关系证明了获得双光子荧光信号的可靠性。利用插入法进行了CCD探测系统的数值标定，获得单像素对应的时间尺度为7.35 fs。单脉冲测量下，得到193 nm深紫外飞秒激光的脉宽为476.1 fs，与利用光谱法进行测量计算得到的结果基本吻合。

为了获得低抖动的准分子激光放大器光源，设计了一种以氢闸流管作为高压开关的低抖动准分子激光放大器系统。利用抖动小于4 ns的闸流管触发电路来触发导通氢闸流管，从外部触发信号到准分子光信号之间有一定的延时时间。研究了以氢闸流管作为高压开关的准分子激光放电回路，外部控制信号发生电路产生外部充电信号和出光信号，转换电路将外部充电信号和出光信号转换成固定脉宽的光信号，在实现低抖动出光前，准分子激光放大器系统热平衡过程中会有一定的出光延时漂移现象。讨论了激光运行重复率、激光运行电压和气体状态在热平衡过程中对稳定延迟时间大小的影响。实验表明，在相同运行电压下，稳定延迟时间随着激光运行重复频率的提高而增大；运行电压越高，稳定延迟时间上升的幅度越大。气体恶化后，光脉冲稳定延迟时间变小。激光运行电压和重复频率越高，延时漂移时间越大。在温漂一定时间后，准分子激光放大器内部系统达到热平衡，以外部触发信号为基准，准分子光脉冲信号实现在5、10、15 Hz重复频率下的5 ns内低抖动出光。

将准分子激光剥蚀取样后的产物经由电感耦合等离子质谱与光谱分析, 从而获得被激光剥蚀样品的元素与同位素含量信息, 是迄今为止适应于表面原位微区分析最为重要的分析科学技术手段之一。 基于准分子激光剥蚀取样技术分别与电感耦合等离子体质谱或发射光谱技术联用的分析手段, 已经被广泛应用于地质学、 材料学、 环境科学, 甚至生命科学领域的原位微区分析研究当中, 并且分别体现了各自技术的优势: 固体材料表面的原位微区激光剥蚀取样技术既可以获取被分析材料的原位微区信息(满足了需要空间高分辨的微区元素与同位素信息提取的需求), 又避免了样品预处理带来的可能污染问题, 同时, 脉冲宽度为纳秒或飞秒的深紫外准分子激光具有极高的能量密度, 用于剥蚀固体材料表面取样产生的热效应较低, 引起的化学元素和同位素分馏效应不明显, 其剥蚀取样的产物(气溶胶)可以更为接近代表原被剥蚀固体材料表面的化学元素和同位素组成; 电感耦合等离子质谱分析和光谱分析技术已被证明可以高质量地提供被分析样品的元素与同位素信息, 激光剥蚀取样技术与电感耦合等离子体质谱分析技术联用已经为固体材料表面的原位微区元素和同位素分析, 带来了大量可信的科学分析数据, 近年来将质谱分析手段与光谱分析手段联用于等离子体分析, 并应用于元素和同位素化学分析, 利用质谱分析与光谱分析方法各自的优点, 优势互补, 旨在提高电感耦合等离子质谱和光谱技术的元素和同位素分析精度, 有望成为了一种新的分析科学方案。 从应用于原位微区微量元素与同位素化学分析的需求出发, 介绍了基于准分子激光剥蚀取样技术和电感耦合等离子体质谱与光谱分析技术同步联用的分析技术方案, 并对于研发相关分析仪器的进展进行了概括与展望。

介绍了一种MOPA结构的准分子激光全隔离型、高精度的同步触发系统。首先，提出锁相环移相技术结合传统计脉冲的方法实现了系统的高分辨率与大范围；其次，采用全电气隔离的方式实现了系统在复杂的电磁干扰环境下长期稳定运行以及实时控制。系统主要参数达到分辨率1 ns、延时及脉宽调节范围0～325 μs、各通道间的抖动<60 ps、前后沿<1.5 ns。同步触发系统应用于一套193 nm深紫外MOPA结构准分子激光装置，在4 kHz的高重频下实现了对 MOPA 双腔放电延时的精准实时控制，相对放电延时可严格控制在最佳时间段，放电时序抖动<±4 ns，最后成功获得PA腔对MO腔种子光的脉冲能量放大，最大放大率达到19.2，最大输出脉冲能量达到7.1 mJ，满足深紫外光刻应用需求。