深紫外（DUV）激光器凭借其高光子能量和短波长特性，在半导体光刻、高分辨率光谱学、精密材料加工和量子技术等领域发挥着关键作用。与准分子激光器或气体放电激光器相比，这类激光器具有更高的相干性和更低的功耗，为系统小型化发展提供了可能。

据《Advanced Photonics Nexus》报道，中国科学院研究团队取得重要突破，成功研制出可产生193纳米相干光的紧凑型全固态激光系统。该波长对于光刻工艺至关重要，该工艺通过在硅晶圆上蚀刻复杂电路图案，构成了现代电子设备的制造基础。

该新型激光系统工作重复频率为6千赫兹，采用自主研发的掺镱钇铝石榴石（Yb:YAG）晶体放大器产生1030纳米基频光。

实验装置

激光器输出分为两路：一路通过四次谐波转换生成258纳米紫外光（输出功率1.2瓦），另一路驱动光学参量放大器产生1553纳米激光（功率700毫瓦）。

随后，这两束光经级联LBO（三硼酸锂，LiB3O5）晶体进行混频，最终获得平均功率70毫瓦、线宽小于880兆赫的193纳米深紫外激光输出。

研究团队创新性地在混频前对1553纳米光束加载螺旋相位板，成功获得了携带轨道角动量的涡旋光束。这标志着国际上首次实现固态激光器直接输出193纳米涡旋光束。

该突破性成果不仅为混合型ArF准分子激光器提供了新型种子光源，更在晶圆加工、缺陷检测、量子通信和光学微操控等领域展现出重要应用前景。

这项创新激光技术不仅提升了半导体光刻的效率和精度，更为先进制造技术开辟了新路径。

193纳米涡旋光束的成功产生，或将引发电子器件制造领域的革命性变革，推动相关技术取得突破性进展。

相关链接：https://dx.doi.org/10.1117/1.APN.4.2.026011

转自：光行天下

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