深紫外(DUV)激光器憑借其高光子能量和短波長特性，在半導體光刻、高分辨率光譜學、精密材料加工和量子技術等領域發揮著關鍵作用。與準分子激光器或氣體放電激光器相比，這類激光器具有更高的相干性和更低的功耗，為系統小型化發展提供了可能。

據《Advanced Photonics Nexus》報道，中國科學院研究團隊取得重要突破，成功研制出可產生193納米相干光的緊湊型全固態激光系統。該波長對于光刻工藝至關重要，該工藝通過在硅晶圓上蝕刻復雜電路圖案，構成了現代電子設備的制造基礎。

實驗裝置

該新型激光系統工作重復頻率為6千赫茲，采用自主研發的摻鐿釔鋁石榴石(Yb:YAG)晶體放大器產生1030納米基頻光。

激光器輸出分為兩路：一路通過四次諧波轉換生成258納米紫外光(輸出功率1.2瓦)，另一路驅動光學參量放大器產生1553納米激光(功率700毫瓦)。

隨后，這兩束光經級聯LBO(三硼酸鋰，LiB3O5)晶體進行混頻，最終獲得平均功率70毫瓦、線寬小于880兆赫的193納米深紫外激光輸出。

研究團隊創新性地在混頻前對1553納米光束加載螺旋相位板，成功獲得了攜帶軌道角動量的渦旋光束。這標志著國際上首次實現固態激光器直接輸出193納米渦旋光束。

該突破性成果不僅為混合型ArF準分子激光器提供了新型種子光源，更在晶圓加工、缺陷檢測、量子通信和光學微操控等領域展現出重要應用前景。

這項創新激光技術不僅提升了半導體光刻的效率和精度，更為先進制造技術開辟了新路徑。

193納米渦旋光束的成功產生，或將引發電子器件制造領域的革命性變革，推動相關技術取得突破性進展。

審核編輯 黃宇