本发明提供的准分子激光退火装置，包括工艺腔室、脉冲延长模块和激光器，激光器用于发射激光束；脉冲延长模块用于将该激光束的脉冲时间延长，并向设置在反应腔室内的基板输出延长后的脉冲激光；脉冲延长模块包括：至少两组脉冲延长偏向镜组，每组脉冲延长偏向镜组包括四个脉冲延长偏向镜，且各组脉冲延长偏向镜组的脉冲延长时间不同；驱动装置，用于驱动各组脉冲延长偏向镜组运动至光路通过位置或者偏离光路位置。本发明提供的准分子激光退火装置，其可以根据具体情况选择合适的脉冲延长时间，从而可以保证激光脉冲时间和激光工作能量均满足要求，进而可以提高多晶硅薄膜的生产稳定性及良率。