新型固態雷射可產生193 奈米光，用於精密晶片製造，甚至產生具有軌道角動量的渦旋光束——這是首次可以改變量子技術和製造業的成果。深紫外線(DUV) 雷射器發射波長極短的高能量光，在半導體製造、高解析度光譜、精密材料加工和量子技術等領域中發揮重要作用。與傳統的準分子或氣體放電雷射相比，深紫外線雷射具有更好的相干性和更低的功耗，因此可以建構更小、更高效的系統。

緊湊型深紫外線固體雷射在193 nm 波長下產生渦旋。圖片來源：H. Xuan（中國科學院空天資訊研究院大灣區分會）

在最近發表在《Advanced Photonics Nexus》上的一項研究中，中國科學院的研究人員宣布了一項重大突破：一種緊湊型固態雷射系統，可以產生波長為193 奈米的相干光。這種特定波長是光刻技術的關鍵工具，光刻技術用於在矽晶片上蝕刻精細圖案，而矽晶片對於製造現代電子設備至關重要。

新的雷射系統以6 kHz 的重複率運行，並使用定制的Yb:YAG 晶體放大器產生1030 nm 的基本雷射。此雷射分為兩條路徑：一條透過四次諧波產生轉換為258 nm 光束，輸出功率為1.2 瓦；另一條為光學參量放大器供電，產生1553 nm 光束，功率為700 毫瓦。接著使用級聯三硼酸鋰(LBO) 晶體將這兩束光束組合在一起，產生目標193 nm 光，平均輸出功率為70 毫瓦，線寬低於880 MHz。

研究人員還在混頻前將螺旋相位板引入1553 奈米光束，產生攜帶軌道角動量的渦旋光束。這是首次從固態雷射產生193 奈米渦旋光束。這種光束有望成為混合ArF 準分子雷射的種子，並可能在晶圓加工、缺陷檢測、量子通訊和光學微操作方面有重大應用。

這種創新的雷射系統不僅提高了半導體光刻的效率和精度，也為先進製造技術開闢了新途徑。產生193 奈米渦旋光束的能力可能導致該領域的進一步突破，有可能徹底改變電子設備的生產方式。

編譯自/ ScitechDaily