Исследователи из Китайской академии наук совершили значительный прорыв в лазерной технологии, разработав компактную твердотельную лазерную систему, генерирующую когерентное излучение с длиной волны 193 нанометра. Это первый в мире случай создания вихревого лазерного луча с такой длиной волны на основе твердотельной технологии.
Новая система работает с частотой повторения 6 кГц и использует самостоятельно разработанный кристаллический усилитель Yb:YAG для производства лазерного излучения с длиной волны 1030 нм. Полученный 193-нм лазер демонстрирует впечатляющие характеристики: среднюю мощность 70 милливатт и ширину линии менее 880 МГц, что свидетельствует о высокой когерентности излучения.
Технический процесс генерации 193-нм вихревого луча включает несколько сложных этапов. Сначала лазерный луч с длиной волны 1030 нм разделяется на две части. Одна часть проходит через процесс генерации четвертой гармоники, в результате чего образуется лазер с длиной волны 258 нм и выходной мощностью 1,2 ватта. Вторая часть используется для накачки оптического параметрического усилителя, что приводит к получению лазера с длиной волны 1553 нм и мощностью 700 милливатт.
Затем эти два луча комбинируются в каскадных кристаллах LBO (литий триборат, LiB3O5). Перед смешением частот в луч с длиной волны 1553 нм вводится спиральная фазовая пластина. Конечным результатом становится вихревой луч с длиной волны 193 нм, несущий орбитальный угловой момент.
Значимость этого достижения трудно переоценить. Лазеры с длиной волны 193 нм имеют решающее значение для полупроводниковой фотолитографии – процесса, при котором на кремниевых пластинах вытравливаются микроскопические схемы. Новая технология открывает перспективы для множества применений, включая использование в гибридных ArF эксимерных лазерах, обработку полупроводниковых пластин, инспекцию дефектов, квантовую коммуникацию и оптические микроманипуляции.
По сравнению с традиционными эксимерными лазерами и лазерами с газовым разрядом, новая твердотельная система предлагает существенные преимущества: повышенную когерентность излучения, сниженное энергопотребление и более компактные размеры. Это делает технологию особенно привлекательной для современной микроэлектронной промышленности, где постоянно растут требования к точности и эффективности производственных процессов.
Данное исследование представляет собой значительный шаг вперед в развитии ультрафиолетовых лазерных технологий и демонстрирует потенциал твердотельных лазерных систем для генерации коротковолнового излучения с уникальными свойствами. Результаты работы были опубликованы в научном журнале Advanced Photonics Nexus, что подтверждает высокую научную значимость этого технологического прорыва.
Изображение носит иллюстративный характер
Новая система работает с частотой повторения 6 кГц и использует самостоятельно разработанный кристаллический усилитель Yb:YAG для производства лазерного излучения с длиной волны 1030 нм. Полученный 193-нм лазер демонстрирует впечатляющие характеристики: среднюю мощность 70 милливатт и ширину линии менее 880 МГц, что свидетельствует о высокой когерентности излучения.
Технический процесс генерации 193-нм вихревого луча включает несколько сложных этапов. Сначала лазерный луч с длиной волны 1030 нм разделяется на две части. Одна часть проходит через процесс генерации четвертой гармоники, в результате чего образуется лазер с длиной волны 258 нм и выходной мощностью 1,2 ватта. Вторая часть используется для накачки оптического параметрического усилителя, что приводит к получению лазера с длиной волны 1553 нм и мощностью 700 милливатт.
Затем эти два луча комбинируются в каскадных кристаллах LBO (литий триборат, LiB3O5). Перед смешением частот в луч с длиной волны 1553 нм вводится спиральная фазовая пластина. Конечным результатом становится вихревой луч с длиной волны 193 нм, несущий орбитальный угловой момент.
Значимость этого достижения трудно переоценить. Лазеры с длиной волны 193 нм имеют решающее значение для полупроводниковой фотолитографии – процесса, при котором на кремниевых пластинах вытравливаются микроскопические схемы. Новая технология открывает перспективы для множества применений, включая использование в гибридных ArF эксимерных лазерах, обработку полупроводниковых пластин, инспекцию дефектов, квантовую коммуникацию и оптические микроманипуляции.
По сравнению с традиционными эксимерными лазерами и лазерами с газовым разрядом, новая твердотельная система предлагает существенные преимущества: повышенную когерентность излучения, сниженное энергопотребление и более компактные размеры. Это делает технологию особенно привлекательной для современной микроэлектронной промышленности, где постоянно растут требования к точности и эффективности производственных процессов.
Данное исследование представляет собой значительный шаг вперед в развитии ультрафиолетовых лазерных технологий и демонстрирует потенциал твердотельных лазерных систем для генерации коротковолнового излучения с уникальными свойствами. Результаты работы были опубликованы в научном журнале Advanced Photonics Nexus, что подтверждает высокую научную значимость этого технологического прорыва.
