在科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域，利用深紫外（DUV）區(qū)域的相干光源在光刻、缺陷檢測、計(jì)量和光譜學(xué)等各種應(yīng)用中具有重要意義。傳統(tǒng)上，高功率193nm 激光器在光刻技術(shù)中起著舉足輕重的作用，是精確圖案化系統(tǒng)不可或缺的組成部分。然而，傳統(tǒng)ArF 準(zhǔn)分子激光器的相干性限制，阻礙了其在干涉光刻等需要高分辨率圖案的應(yīng)用中的有效性。

　　混合ArF 準(zhǔn)分子激光技術(shù)

　　引入混合ArF 準(zhǔn)分子激光器的概念。將窄線寬193nm固體激光種子集成到ArF 振蕩器中，在實(shí)現(xiàn)窄線寬的同時(shí)增強(qiáng)了相干性，從而提高了高通量干涉光刻的性能。這一創(chuàng)新不僅提高了圖案精度，還加快了光刻速度。

　　此外，混合ArF 準(zhǔn)分子激光器增強(qiáng)的光子能量和相干性有助于直接加工各種材料，包括碳化合物和固體，同時(shí)將熱影響降至最低。這種多功能性凸顯了它在從光刻到激光加工等不同領(lǐng)域的潛力。

　　固體DUV 激光發(fā)生器的進(jìn)展

　　要優(yōu)化ArF 放大器的種子干擾所需的相干長度，而固態(tài)激光技術(shù)很容易滿足這一標(biāo)準(zhǔn)。激光，必須嚴(yán)格控制193nm 種子激光的線寬，最好低于4 千兆赫（GHz）。這一規(guī)格決定了干擾所需的相干長度，而固態(tài)激光技術(shù)很容易滿足這一標(biāo)準(zhǔn)。

　　中國科學(xué)院研究人員最近取得的一項(xiàng)突破推動(dòng)了這一領(lǐng)域的發(fā)展。據(jù)《先進(jìn)光子學(xué)》雜志報(bào)道，他們利用采用LBO 晶體的復(fù)雜兩級和頻發(fā)生過程，在193nm 波長實(shí)現(xiàn)了窄線寬的60 毫瓦（mW）固態(tài)DUV 激光。該過程涉及波長分別為258nm 和1553nm 的泵浦激光器，它們分別來自摻鐿混合激光器和摻鉺光纖激光器。該裝置采用2mm×2mm×30mm Yb:YAG 塊狀晶體進(jìn)行功率擴(kuò)展，取得了令人矚目的成果。

　　生成的DUV 激光器及其221nm 對應(yīng)激光器的平均功率為60mW，脈沖持續(xù)時(shí)間為4.6 納秒，重復(fù)頻率為6 千赫茲，線寬約為640 兆赫茲。值得注意的是，這標(biāo)志著由LBO晶體產(chǎn)生的193nm和221nm激光的最高輸出功率，以及193nm 激光的最窄線寬。

　　特別值得注意的是所取得的出色轉(zhuǎn)換效率：221nm到193nm 的轉(zhuǎn)換效率為27%，258nm 到 193nm 的轉(zhuǎn)換效率為3%，為效率值設(shè)定了新的基準(zhǔn)。這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了LBO 晶體在產(chǎn)生功率級別從數(shù)百毫瓦到瓦特的DUV 激光方面的巨大潛力，為探索其他DUV激光波長開辟了道路。據(jù)這項(xiàng)工作的通訊作者介紹，報(bào)告中的研究證明了用固體激光器泵浦LBO 以可靠有效地產(chǎn)生193nm 窄線寬激光的可行性，并為利用LBO 制造高性價(jià)比、高功率DUV激光系統(tǒng)開辟了一條新途徑。這些進(jìn)展不僅推動(dòng)了DUV激光技術(shù)的發(fā)展，而且有望徹底改變科學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域的無數(shù)應(yīng)用。

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