中国科学家发明193nm波长紧凑型激光器，或将彻底改变芯片制造和量子设备

    新型固态激光器可产生193纳米光，用于精密芯片制造，甚至产生具有轨道角动量的涡旋光束——这是首次可以改变量子技术和制造业的成果。深紫外(DUV)激光器发射波长极短的高能光，在半导体制造、高分辨率光谱、精密材料加工和量子技术等领域发挥着重要作用。与传统的准分子或气体放电激光器相比，深紫外激光器具有更好的相干性和更低的功耗，因此可以构建更小、更高效的系统。

    紧凑型深紫外固体激光器在193nm波长下产生涡旋。图片来源：H.Xuan（中国科学院空天信息研究院大湾区分院）

    在最近发表在《AdvancedPhotonicsNexus》上的一项研究中，中国科学院的研究人员宣布了一项重大突破：一种紧凑型固态激光系统，可以产生波长为193纳米的相干光。这种特定波长是光刻技术的关键工具，光刻技术用于在硅晶片上蚀刻精细图案，而硅晶片对于制造现代电子设备至关重要。

    新的激光系统以6kHz的重复率运行，并使用定制的Yb:YAG晶体放大器产生1030nm的基本激光。该激光分为两条路径：一条通过四次谐波生成转换为258nm光束，输出功率为1.2瓦；另一条为光学参量放大器供电，产生1553nm光束，功率为700毫瓦。然后使用级联三硼酸锂(LBO)晶体将这两束光束组合在一起，产生目标193nm光，平均输出功率为70毫瓦，线宽低于880MHz。

    研究人员还在混频前将螺旋相位板引入1553纳米光束，从而产生携带轨道角动量的涡旋光束。这是首次从固态激光器产生193纳米涡旋光束。这种光束有望成为混合ArF准分子激光器的种子，并可能在晶圆加工、缺陷检测、量子通信和光学微操作方面有重大应用。

    这种创新的激光系统不仅提高了半导体光刻的效率和精度，还为先进制造技术开辟了新途径。产生193纳米涡旋光束的能力可能导致该领域的进一步突破，有可能彻底改变电子设备的生产方式。