新型固態雷射器可產生 193 納米光，用於精密晶元製造，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) 激光器發射波長極短的高能光，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發揮著重要作用。與傳統的準分子或氣體放電雷射器相比，深紫外雷射器具有更好的相幹性和更低的功耗，因此可以構建更小、更高效的系統。

緊湊型深紫外固體雷射器在 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院）

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佈了一項重大突破：一種緊湊型固態激光系統，可以產生波長為 193 納米的相幹光。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，並使用定製的 Yb:YAG 晶體放大器產生 1030 nm 的基本鐳射。該鐳射分為兩條路徑：一條通過四次諧波生成轉換為 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。然後使用級聯三硼酸鋰 (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 納米光束，從而產生攜帶軌道角動量的渦旋光束。這是首次從固態雷射器產生 193 納米渦旋光束。這種光束有望成為混合 ArF 準分子雷射器的種子，並可能在晶圓加工、缺陷檢測、量子通信和光學微操作方面有重大應用。

這種創新的激光系統不僅提高了半導體光刻的效率和精度，還為先進位造技術開闢了新途徑。產生 193 納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