В Китаї створили компактний твердотільний лазер для раніше недоступного VUV-діапазону — виграють наука, космос і виробники чіпів

Китайські вчені з Синьцзянського технічного інституту фізики та хімії Китайської академії наук (Xinjiang Technical Institute of Physics and Chemistry) розробили новий нелінійно-оптичний кристал ABF (фтороксоборат амонію, NH₄B₄O₆F). Цей матеріал вирішує проблему створення компактних джерел вакуумно-ультрафіолетового (VUV) випромінювання. Раніше нікому, включаючи компанію ASML, не вдалося увійти в цей діапазон без суттєвих витрат.

Джерело зображення: SCMP

Відкриття китайських вчених, які витратили на нього понад 10 років, може стати новою сторінкою в науці та техніці. Досі лазер з довжиною хвилі нижче 200 нм і вище 20 нм вимагав синхротронного або плазмового джерела. Це установки промислового масштабу, тоді як китайський твердотільний лазер на кристалі ABF поміщається на робочому столі.

Вчені повідомили про відкриття в одному з останніх випусків журналу Nature. Вони продемонстрували, як завдяки унікальному поєднанню властивостей нова розробка дозволяє подолати старі масогабаритні апаратні обмеження, забезпечуючи високу прозорість у VUV-діапазоні, сильний нелінійний коефіцієнт і достатню для фазового узгодження заломлюваність.

Завдяки технології подвоєння частоти (на другій гармоніці) вчені вперше отримали лазерний промінь на рекордно короткій довжині хвилі 158,9 нм — це найкоротній зареєстрований результат для твердотільного лазера. Крім того, система досягла максимальної енергії імпульсу в наносекундному режимі 4,8 мДж (на 177,3 нм) при піковій ефективності перетворення до 7,9%. Ці показники роблять ABF найефективнішим і потужним твердотільним джерелом VUV-випромінювання на сьогодні. Свого часу компанія ASML намагалася створити плазмовий лазер з довжиною хвилі 158 нм, але після багатьох років експериментів відмовилася від цієї ідеї.

Переваги ABF-кристала перед попередниками величезні: повністю твердотільна конструкція робить лазер компактним (розміром з настільний прилад), знижує вартість виробництва та обслуговування, підвищує стабільність і термін служби. На відміну від газових ексимерних лазерів або синхротронних джерел, ABF не потребує токсичних речовин (як берилій у KBBF) і працює без величезних вакуумних установок розміром з кімнату. Це відкриває шлях до доступних і достатньо потужних VUV-лазерів для повсякденних і наукових застосувань.

Потенційні області використання включають надточну обробку матеріалів, інспекцію та виробництво напівпровідників (включаючи літографію та контроль якості чіпів), квантові обчислення, спектроскопію надпровідників, вивчення хімічних реакцій та космічні технології.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки