【產通社，3月27日訊】中科院空天信息研究院大灣區分院成功開發了一種能夠產生193納米相干光的緊湊型固態納秒激光系統。該波長用于精密半導體芯片制造，是全球首次用固體激光器產生193納米的渦旋光束。

深紫外(DUV)激光器以高光子能量和短波長聞名，用于高分辨率光譜、精密材料加工、量子技術以及半導體光刻等。與準分子激光器或氣體放電激光器相比，DUV激光器具有更高的相干性和更低的功耗，能夠開發出更緊湊的精密系統。

新的激光系統使用內部開發的Yb:YAG晶體放大器產生1030nm激光。該激光分兩部分，一部分經過四次諧波產生，輸出功率為1.2W的258納米激光；另一部分泵浦光參量放大器(OPA)產生平均輸出功率為700mW的1553nm激光。

通過在級聯的三硼酸鋰(LiB3O5)晶體中組合光束，研究人員產生了所需的193納米激光和221納米激光，平均功率為270mW。

193納米激光的平均功率為70mW，重復率為6kHz，對應的脈沖能量超過10μJ。該激光器的線寬小于880MHz，半峰全寬小于0.11pm。

在混頻之前，研究人員在1553納米光束的光路中引入了螺旋相位板，將其高斯模式改變為攜帶軌道角動量(OAM)的渦旋光束，拓撲電荷為1。他們使用渦旋光束作為頻率轉換的泵浦源，成功將OAM轉移到193納米和221納米激光器，獲得了193納米的渦旋光束，拓撲電荷為2。

中科院團隊表示，這是第一個使用OPA和級聯LBO晶體的緊湊型193納米激光產生系統，也是全球第一次演示從固態激光器產生的193納米渦旋光束。渦旋光束可用于混合ArF準分子激光器的種子，并具有支持晶片加工、缺陷檢測、量子通信和光學顯微應用的潛力。

憑借高功率輸出和不同尋常的渦旋光束特性，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，還為先進制造技術開辟了新途徑。產生193納米渦旋光束的能力可能會推進半導體光刻技術的進一步發展，有望變革半導體芯片和電子設備的生產方式。

剪報來源：
https://www.photonics.com/Articles/Chinese_Academy_of_Sciences_Reports_DUV/p5/a70860
論文鏈接：
https://www.doi.org/10.1117/1.APN.4.2.026011