據報道，近期中國科學院的研究人員已經實現了使用三硼酸鋰（LBO）晶體產生的193 nm和221 nm雷射的最高功率輸出。這項成就為該雷射在深紫外線（DUV）光譜中的更多應用奠定了基礎。

DUV光譜中的雷射已經在科學技術中有許多應用，如缺陷檢測、光譜學、光刻和計量學。傳統上，氟化氬（ArF）雷射器已被用於產生高功率193nm雷射器，用於光刻等應用。

DUV雷射的其他應用包括微電子設備的生產，半導體積體電路，以及用於進行眼科手術的醫學。在這些應用中，它通常被稱為準分子雷射。

然而，這些雷射不是完全相干的，因此不能用於更敏感的應用，如乾涉光刻，在這種應用中，精細的特徵必須以陣列的形式印刷。如此精細的應用需要更加相干的雷射器，這為研究人員製造混合準分子雷射提供了機會。

什麼是混合準分子雷射?

為了達到相干性要求，科學家一直在考慮用固態種子取代氣體（ArF）振盪器，使其成為混合雷射。除了提高相干性外，該設計還旨在提高雷射的光子能量，使其甚至可以與碳化合物一起使用，並產生最小的熱影響。

為了實現這一目標，193nm種子雷射的線寬需要保持在4千兆赫以下。聲明稱，這是透過使用目前可用的固態雷射技術看到的對干涉至關重要的相干長度。

在DUV雷射上取得了什麼成果?

中國科學院的研究人員透過使用LBO晶體實現了與193奈米混合準分子雷射相同的線寬。在他們的裝置中，研究人員使用了一種複雜的兩階段和頻率產生過程來實現60毫瓦(60兆瓦)的雷射輸出。

該裝置包括兩個雷射器，一個是258奈米，另一個是1553奈米。這些雷射分別來自鐿混合雷射和摻鉺光纖雷射，最終形成2mm×2mm×30mm Yb: YAG體晶體，提供所需的雷射輸出。

由此產生的DUV雷射脈衝持續時間為4.6奈秒(ns)，重複頻率為6千赫茲(kHz)，線寬約為640兆赫(MHz)。

值得注意的是，193nm雷射及其伴隨的221nm雷射的輸出功率為60mW，這是使用LBO晶體產生的最高功率。

221-193nm轉換效率為27%，258 – 193nm轉換效率為3%，也創下了新的基準。

這項研究證明了“用固態雷射泵浦LBO的可行性，可以可靠有效地產生193nm的窄線寬激光，並為使用LBO製造成本效益高的大功率DUV雷射系統開闢了一條新途徑。”

因此，研究人員相信，LBO晶體可以用於產生更多的DUV雷射器，輸出功率從幾毫瓦到幾瓦不等，為這些波長開闢了進一步的途徑。

這項研究結果發表在《高級光子聯繫》（Advanced Photonic Nexus）雜誌上。