科學家突破性研發微型雷射 將重塑晶片製造與量子科技未來

中國科學院團隊近期在《Advanced Photonics Nexus》發表革命性研究成果，成功開發出全球首款可產生193奈米波長的固態雷射系統。這項突破不僅能大幅提升半導體製程精度，更首度實現產生攜帶軌道角動量的渦旋光束，為量子技術與先進製造開創全新可能。

深紫外光（DUV）雷射憑藉其短波長、高能量特性，在半導體微影製程、高解析度光譜分析、精密材料加工等領域扮演關鍵角色。相較傳統準分子或氣體放電雷射，新型固態DUV雷射具備更佳的同調性與更低能耗，使系統微型化成為可能。

這套創新系統採用特製Yb:YAG晶體放大器，以6kHz重複頻率產生1030奈米基頻雷射。透過獨特設計，研究團隊將雷射分為兩路：一路經四次諧波轉換生成258奈米光束（輸出功率1.2瓦）；另一路驅動光學參量放大器產生1553奈米光束（700毫瓦）。最後透過級聯LBO晶體混頻，成功輸出193奈米波長雷射，平均功率達70毫瓦，線寬更壓縮至880MHz以下。

研究最引人注目的突破在於：團隊首度在固態雷射系統中實現193奈米渦旋光束的產生。這項技術透過在1553奈米光束匯入螺旋相位板，成功賦予光束軌道角動量特性。此項突破不僅可應用於混合型ArF準分子雷射的種子光源，更將為晶圓加工、缺陷檢測、量子通訊及光學微操控等領域帶來革命性進展。

這項研究成果預期將顯著提升半導體微影製程的效率與精密度，同時為先進製造技術開闢全新途徑。特別是可產生193奈米渦旋光束的特性，將可能徹底改變電子元件的生產方式，引領下一波科技革命。

參考文獻：張志濤等學者於2025年3月9日發表於《Advanced Photonics Nexus》之論文〈利用光學參量放大器的緊湊型窄線寬固態193奈米脈衝雷射源及其渦旋光束生成〉，DOI: 10.1117/1.APN.4.2.026011