Ένα επαναστατικό λέιζερ 193 nm φέρνει την καινοτομία στην κατασκευή τσιπ και κβαντικής τεχνολογίας
Η τεχνολογία των λέιζερ προχωρά με αλματώδεις ρυθμούς, με μια πρόσφατη εξέλιξη να υπόσχεται να αλλάξει δραστικά την κατασκευή ημιαγωγών και την κβαντική τεχνολογία. Μια ερευνητική ομάδα από την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών ανέπτυξε ένα καινοτόμο λέιζερ στερεάς κατάστασης που παράγει φως μήκους κύματος 193 νανομέτρων, προσφέροντας πρωτοφανείς δυνατότητες για την κατασκευή ηλεκτρονικών κυκλωμάτων ακριβείας και νέες εφαρμογές στη φωτολιθογραφία.
Τα λέιζερ βαθιάς υπεριώδους ακτινοβολίας (DUV) εκπέμπουν φως υψηλής ενέργειας σε μικρά μήκη κύματος, καθιστώντας τα αναντικατάστατα σε τομείς όπως η κατασκευή μικροτσίπ, η φασματοσκοπία υψηλής ανάλυσης και η κβαντική επικοινωνία. Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά excimer λέιζερ, τα DUV λέιζερ στερεάς κατάστασης προσφέρουν αυξημένη συνοχή και χαμηλότερη ενεργειακή κατανάλωση, συμβάλλοντας στην ανάπτυξη πιο αποδοτικών και μικρότερων συστημάτων παραγωγής.
Σύμφωνα με τη δημοσίευση στο επιστημονικό περιοδικό Advanced Photonics Nexus, το νέο σύστημα λέιζερ αποτελείται από έναν ενισχυτή βασισμένο σε κρύσταλλο Yb:YAG, ο οποίος δημιουργεί αρχικά δέσμη στα 1030 nm. Αυτή η δέσμη χωρίζεται σε δύο μονοπάτια: το πρώτο μετατρέπεται σε 258 nm μέσω μιας διαδικασίας αρμονικής παραγωγής, ενώ το δεύτερο παράγει φως στα 1553 nm μέσω οπτικού παραμετρικού ενισχυτή. Συνδυάζοντας αυτές τις δύο δέσμες με ειδικούς κρυστάλλους LBO, παράγεται τελικά η επιθυμητή ακτινοβολία στα 193 nm, με απόδοση 70 milliwatts και εξαιρετική φασματική καθαρότητα.
Μια ιδιαίτερα σημαντική καινοτομία της έρευνας είναι η πρώτη δημιουργία δέσμης στροβιλισμού (vortex beam) στα 193 nm, η οποία μεταφέρει τροχιακή γωνιακή ορμή. Αυτό επιτεύχθηκε με την εισαγωγή μιας πλάκας σπειροειδούς φάσης στην πορεία της δέσμης 1553 nm, πριν την ανάμιξη των συχνοτήτων. Η πρωτοποριακή αυτή προσέγγιση μπορεί να ανοίξει τον δρόμο για νέες εφαρμογές στα υβριδικά excimer λέιζερ, καθώς και στη νανολιθογραφία, την επιθεώρηση ελαττωμάτων και την κβαντική πληροφορική.
Η ανάπτυξη αυτού του συμπαγούς λέιζερ στερεάς κατάστασης αναμένεται να έχει τεράστιο αντίκτυπο στην κατασκευή ημιαγωγών και τις τεχνολογίες φωτονικής. Η ακρίβεια και η αποδοτικότητά του θα μπορούσαν να ενισχύσουν τη δυνατότητα δημιουργίας ακόμα μικρότερων και ισχυρότερων ηλεκτρονικών συσκευών, ενώ η ενσωμάτωση της δέσμης στροβιλισμού προσφέρει νέες δυνατότητες στον τομέα της κβαντικής τεχνολογίας. Η εξέλιξη αυτή αποτελεί ορόσημο για το μέλλον της φωτονικής και της προηγμένης μικροηλεκτρονικής.