ساخت قدرتمندترین لیزر فرابنفش جهان توسط پژوهشگران چینی

پژوهشگران آکادمی علوم چین توانستند با استفاده از کریستال‌های لیتیوم تری بورات (LBO) به بالاترین توان خروجی برای لیزرهای ۱۹۳ و ۲۲۱ نانومتری دست یابند. این دستاورد چینی‌ها می‌تواند زمینه را برای کاربردهای بیشتر این لیزر در طیف فرابنفش عمیق (DUV) فراهم کند.

لیزرهای موجود در طیف DUV در حال حاضر کاربردهای زیادی در علم و فناوری دارند؛ به عنوان مثال از این لیزرها برای بازرسی نقص محصولات، طیف‌سنجی، لیتوگرافی و مترولوژی استفاده می‌شود.

به طور معمولی، از لیزر آرگون فلوراید (ArF) برای تولید لیزرهای پرقدرت 193 نانومتری (nm) استفاده می‌شود که در کارهایی همچون لیتوگرافی کاربر دارد. از دیگر کاربردهای لیزر DUV می‌توان به تولید دستگاه‌های میکروالکترونیک، مدارهای مجتمع مبتنی بر نیمه‌رسانا و داروهای مورد استفاده در جراحی چشم اشاره کرد. البته در این موارد لیزر DUV به عنوان لیزر اکسایمر (Excimer Laser) شناخته می‌شوتد.

با این حال، لیزرهای DUV کاملاً منسجم نیستند نمی‌توانند در کاربردهای صنایع حساس‌تر مانند لیتوگرافی تداخلی (که در آن ویژگی‌های ظریف باید در یک آرایه چاپ شوند) مورد استفاده قرار گیرند.

راهکاری جدید که به قدرتمندترین لیزر فرابنفش جهان ختم شد

برای حل این مسئله، دانشمندان چینی دست به کار شده و ایده استفاده از دانه حالت جامد به جای نوسانگر گاز (ArF) استفاده کرده و به یک لیزر ترکیبی دست یافته‌اند. علاوه بر بهبود میزان انسجام، یک لیزر ترکیبی می‌تواند بهبود انرژی فوتون را به همراه داشته و امکان استفاده حتی با ترکیبات کربنی (با حداقل تأثیر حرارتی) را فراهم آورد.

به گزارش MSN، محققان آکادمی علوم چین با استفاده از کریستال‌های LBO به همان پهنای خط یک لیزر اکسایمر هیبریدی 193 نانومتری دست یافتند. محققان از فرایند تولید فرکانس پیچیده دو مرحله‌ای برای دستیابی به خروجی لیزر 60 میلی وات (60 مگاوات) در آزمایش‌های خود استفاده کرده‌اند. این لیزر می‌تواند مدت زمان پالس ۴.۶ نانو ثانیه با نرخ تکرار ۶ کیلوهرتزی داشته باشد و پهنای خط آن تقریباً ۶۴۰ مگاهرتز است.

این سیستم شامل دو لیزر جداگانه بود که یکی 258 نانومتری و دیگری 1553 نانومتری توصیف شده‌اند. این لیزرها به ترتیب یک لیزر Yb-hybrid و یک لیزر فیبر Er-doped سرچشمه گرفته و خروجی مورد نظر را ارائه می‌دهند.

محققان مطمئن هستند که کریستال‌های LBO می‌توانند برای تولید لیزرهای DUV بیشتر با توان خروجی از چند میلی‌وات تا چند وات مورد استفاده قرار گیرند و راه‌های بیشتری را برای این طول موج‌ها باز کنند.

به عبارت دیگر، این بلورها می‌توانند در تولید لیزرهای دارای توان خروجی بیشتر از چند میلی‌وات تا چند وات مورد استفاده قرار گرفته و در آینده سیستم‌های قدرتمند بیشتری را با استفاده از این طول موج‌ها ارائه کنند.