中国科学院盘考团队近期在《Advanced Photonics Nexus》发表论文汉服 足交，通知凯旋研制出天下首台能产生193纳米涡旋光束的紧凑型固态激光系统。这项技艺不仅将半导体光刻精度推向新高度，还为量子通讯等畛域开辟了全新可能。
图释：具有紧凑缔造的深紫外固体激光器可在 193 nm 波所长产生涡流。起原：Hongwen Xuan 肃肃（中国科学院）。
深紫外不再卡脖子
深紫外激光（DUV）波长小于250纳米，因光子能量高、波哀痛，能完毕原子级精密加工。畴昔这类激光主要依赖体积纷乱、能耗高的准分子激光器或气体放电激光器。举例半导体光刻行业大皆使用的193纳米ArF准分子激光器，其复杂的气体轮回系统导致开采占大地积达数十泛泛米。
中科院团队野心的固态系统仅需三步：
1. 好处Yb:YAG晶体放大器输出1030纳米基频光，叠加频率达6kHz
2. 分束后区别通过四倍频生成258纳米紫外光（1.2瓦）和光学参量放大产生1553纳米红外光（700毫瓦）
这套决策的最大亮点在于‘瘦身’凯旋——通盘组件可集成在圭臬光学平台上，体积比传统决策松开90%以上。论文通讯作家玄洪文肃肃打了个比喻：‘颠倒于把卡车货厢里的开采装进了轿车后备箱。’
涡旋光束：给激光装上‘螺旋桨’
盘考团队在1553纳米光束旅途加入螺旋相位板，使最终输出的193纳米激光佩戴轨谈角动量，酿成相似DNA双螺旋的环形光场。这种涡旋光束能对微纳颗粒施加扭矩，颠倒于用光制造出‘镊子’，可精准操控纳米级物体。
更实质的有趣在于半导体制造。现时光刻机使用的平面波激光在曝光时会产生衍射极限，而涡旋光束的环形强度分散表面上可将特征尺寸松开30%。该技艺若与现存ArF准分子激光器长入，有望冲破2纳米以下制程瓶颈。
技艺暗战
值得细心的是，IPG光子公司在2021年央求的深紫外激光专利（PCT/US2021/065341）采选了三级非线性晶体结构，办法波长澌灭200-230纳米。与之比拟，中科院决策通过LBO晶体级联完毕更短波长，且初次引入涡旋调制，在技艺阶梯上酿成各别化冲破。
诚然该系统的70毫瓦输出功率尚不及以径直用于工业级光刻——当今主流光刻机激光功率需达到千瓦量级。但盘考团队透露，下一步经营通过优化晶体散热结构和泵浦光源限度，保守的话，3年内将功率莳植两个数目级。
这场深紫外激光竞赛的背后，是大国间半导体、量子计算等策略畛域的角力。论文第一作家张智涛：‘当激光器变得像条记本电脑般便携时，咱们将见证精密制造技艺的格式转换。’
参考文件：
Zhitao Zhang et al， Compact narrow-linewidth solid-state 193-nm pulsed laser source utilizing an optical parametric amplifier and its vortex beam generation， Advanced Photonics Nexus (2025). DOI: 10.1117/1.APN.4.2.026011
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