紫外光(ultraviolet light)

定义：波长小于约400nm的不可见光。

相关词条：红外光准分子激光激光安全倍频非线性频率转换

紫外光是波长小于约400 nm（可见光波长的下限）的光。 

区分不同光谱区域有几种不同的定义： 

1. 近UV光谱区域从400nm-300nm。中UV光从300nm-200nm，而200nm-10nm则属于远UV区域。更短的波长属于极紫外光（EUV）。 
2. 真空UV（约小于200nm）是指真空装置通常采用的波长范围，因为该波长的光能被空气强烈吸收。真空UV包括远UV和极紫外光。 
3. UVA代表波长范围为320-400nm，UVB为280-320nm，UVC为200-280nm。 

UV光具有很多的用途，例如UV消毒水和工具，UV固化胶黏剂，控制许多材料质量和激发荧光。 

目录

1. 紫外光的主要性质
2. 产生紫外光
3. UV光学
4. 安全隐患

紫外光的主要性质 

紫外光在下面两个方面与可见光不同： 

1. 其短波长可以准确聚焦并且产生非常精细结构（假如采用很高空间相干性的光源）。这可以应用到UV光刻技术中，用来制备微电子装置，例如，微处理器和芯片。未来微处理器需要更精细的结构，需要EUV区域的光刻技术。目前正在研发EUV光源和其对应的光阻剂。 
2. 其光子能量比很多物体的带隙能量高。因此，紫外光可以被很多物质吸收，产生的激发过程能引起物质化学结构发生变化（例如，化学键断裂）。这可以用到激光材料加工中（例如，激光刻蚀，脉冲激光沉积，制备光纤布拉格光栅），对水或医学器件消毒杀菌。UV光会损害人类的皮肤，尤其是UVC光具有杀菌作用。当紫外光与空气中的微量烃发生相互作用时可以将有机薄层沉积在附近的表面上；这种光污染会降低UV激光光源中非线性晶体的质量。 

产生紫外光 

激光器产生紫外光面临很多问题，但是还是有一些紫外激光器可以直接产生UV光：一些体激光器（例如，采用掺铈晶体， Ce:LiCAF），光纤激光器，激光二极管（大多数采用GaN），染料激光器，准分子激光器和自由电子激光器。另一种产生紫外光的方式是将近红外激光器的输出光进行非线性频率转换。参阅紫外激光器得到更多细节。 

尤其是在EUV区域，通常采用气体放电（例如，氙气或锡蒸汽）或激光诱导等离子体来产生几瓦特甚至几十瓦特的高功率的UV辐射。但是，这种光源不是相干的。 

有时紫外光不是由激光器产生的。尤其重要的是气体放电灯（例如，水银管），另外发光二极管（UV LEDs）也应用很广泛。 

UV光学 

对待UV光时，需要特殊的UV光学理论。UV应用中重要的材料参数是低泡和夹杂物含量，折射率很好的均匀性，双折射很小，表面很光滑。尤其是应用强UV激光器时，长期抗紫外线强度也很重要。在纯的氟化钙中需要用到UV光学，该材料具有很低的UV吸收，很高的均匀性，低双折射，高硬度（与其它氟化物材料相比），高稳定性和高损伤阈值。可以在低于160nm时使用，因此可用于氟化氩准分子激光器。但是它是易碎的，非各向同性的，并且吸湿。它的替代物是UV级的熔融二氧化硅，可以用于波长小于200nm时，而便宜的标准的熔融二氧化硅在小于260nm时具有很大的损耗。另一个可用的材料是钻石，它在小于230nm时是透明的，但是非常昂贵。 

有些光纤可以用于近紫外光谱区域，但是传播损耗相对比较高。用光纤传输紫外光在波长较短或者功率更高的情况下都是不可行的。 

在EUV区域，几乎所有的固体材料都有强烈的吸收，空气中在小于200nm时也会产生很强的衰减，因此真空UV或EUV用于光刻时需要在真空条件下。布拉格反射镜可以在EUV区域，采用钼/硅（Mo/Si）结构制备，在12nm处可以得到约70%的反射率。由于其反射率有限，因此需要改变EUV光学结构设计得到最小数目的反射表面。 

安全隐患 

紫外光对眼睛（尤其是在250-300nm）和皮肤（尤其在280-315nm）都是有伤害的，它会引起白内障或角膜炎，除了引起色素沉积和红斑外，还会引发皮肤癌。而小剂量不足以引起急性反应的，也会加速皮肤的老化。因此，如果采用UV光工作，尤其是UV激光器，需要特殊的激光防护措施。例如，开放光学装置中的UV光束需要采用一些金属管封闭。