紧要冲破！中国科学家初度罢了193纳米固态激光涡旋光束生成！
这一冲破性效能3月9日发表在光学专科期刊《Advanced Photonics Nexus》上，由中国科学院商议团队完成，为半导体制造技能提供了新的可能性，或开放我国光刻机技能全新冲破口！
这是一个只消办公桌大小的光学平台，出身了一种能在半导体晶圆上\"雕塑\"纳米级细腻图案的\"光笔\"——而这支\"光笔\"还能像魔法雷同产生螺旋状的光束，不错让光刻技能精度再上新台阶！
为什么这项冲破如斯要紧？
你手中的智妙手机、电脑，以致家用电器中的芯片，齐离不开一种叫作念\"光刻\"的技能。光刻就像是用光在硅片上\"画画\"，将极其细腻的电路图案印刻到晶圆上。而这种\"画画\"的精度，很猛进程上取决于所用光源的波长——波长越短，能描摹的线条就越细，芯片上能塞进的晶体管就越多。
193纳米波长恰是目下先进光刻技能的程序波长。但传统的193纳米光源主要依赖体积广阔、能耗高的准分子激光器，不仅造价不菲，爱戴老本也高得惊东说念主。
中国科学家的蜕变
中国科学院航天信息商议院广州分院的团队别出机杼，打造了一套既紧凑又高效的固态激光系统。这个系统不仅能产生193纳米的深紫外激光，更初度罢了了这一波长的涡旋光束生成！
那么什么是\"涡旋光束\"？为什么它如斯相配？
凡俗的激光光束像一根径直的棍子，而涡旋光束则像一个拧麻花的绳索，光波绕着传播标的旋转，佩带着所谓的\"轨说念角动量\"。这种特殊的光束结构，不错在光刻经由中提供更多的信息维度，罢了更细腻的图案描摹。
1030纳米到193纳米的玄幻旅程
这个激光系统的职责旨趣看起来很复杂，实质上不浮浅，统统是一场的变形秀：
1、着手是一束1030纳米的近红外激光，由商议团队平正的Yb:YAG晶体放大器产生；
2、这束光随后分红两路：一说念佛过两次\"倍频\"变魔术，波长从1030纳米→515纳米→258纳米，另一说念通过\"光参量放大\"技能，转动为1553纳米激光；
3、当258纳米和1553纳米的光在特殊的LBO晶体中相见，它们\"合体\"生成221纳米的光；
4、221纳米的光再与剩余的1553纳米光再次\"合体\"，最终酿成了193纳米的深紫外激光。
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通盘经由就像一场经心计算的力图赛，每一步齐恰到平正。而最神奇的是，通过在1553纳米光束中插入一个\"螺旋相位板\"，商议团队得手让最终的193纳米光束佩带了轨说念角动量，酿成了涡旋光束！
性能超出预期
这套系统产生的193纳米激光功率达到70毫瓦，脉冲类似率为6千赫兹，线宽小于880兆赫兹——这些数据意味着它具有极高的联系性和踏实性，统统不错算作ArF准分子激光的种子光源，大幅擢升后者的光束质地。
更让东说念主欣喜的是，通过浮浅颐养螺旋相位板的参数，科学家们不错搪塞截至涡旋光束的拓扑电荷（决定旋转强度的参数），为多样愚弄提供定制化的光束特色。
愚弄出息广阔，但仍有一些局限
这项技能不仅对半导体光刻至关要紧，在先进掩模检测、晶圆加工、颓势查验等领域也有巨大后劲。涡旋光束的特有特色，还可能在量子通讯、光学微操作等前沿领域拓荒新天下。
可是，这项技能也存在一些局限。目下系统的光转变效能约为0.55%，从1030纳米到193纳米的经由中失掉较大。同期，涡旋光束在非线性晶体中传输时会出现不成幸免的畸变，影响最终的光束质地。
商议团队暗意，通过提高1030纳米泵浦激光的功率，以及使用更高非线性系数的晶体，193纳米激光的输出功率有望达到瓦级，而涡旋光束质地也可通过优化光路计算进一步擢升。
这项商议不仅展示了我国在深紫外激光技能领域的蜕变才能，也为鼓吹半导体制造技能相当提供了新念念路。正如商议团队所言，这套紧凑的激光系统过火特有的涡旋光束特色，将为繁密领域的愚弄拓荒新的可能性。
让咱们期待中国科学家在这一领域的更多冲破！
参考文件：
Zhang, Z., Heng, X., Wang, J., Chen, S., Wang, X., Tong, C., Li, Z., & Xuan, H. (2025). Compact narrow-linewidth solid-state 193-nm pulsed laser source utilizing an optical parametric amplifier and its vortex beam generation. Advanced Photonics Nexus, 4(2), 026011. DOI: 10.1117/1.APN.4.2.026011