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 193 nm 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《Advanced Photonics Nexus》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 6 kHz 的重复率运行，并使用定制的 Yb:YAG 晶体放大器产生 1030 nm 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 258 nm 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 1553 nm 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 193 nm 光，平均输出功率为 70 毫瓦，线宽低于 880 MHz。

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。

编译自/ScitechDaily