在科学技术领域，利用深紫外 (DUV) 区域的相干光源在光刻、缺陷检测、计量和光谱学等各种应用中具有巨大的意义。传统上，高功率 193 纳米 (nm) 激光器在光刻技术中发挥着关键作用，是用于精确图案化的系统的组成部分。然而，传统 ArF 准分子激光器的相干性限制阻碍了它们在需要高分辨率图案的应用(如干涉光刻)中的有效性。
输入“混合 ArF 准分子激光器”的概念。集成窄线宽固态 193 nm 激光种子代替 ArF 振荡器，可在窄线宽的同时增强相干性，从而提高高通量干涉光刻的性能。这项创新不仅提高了图案精度，还加快了光刻速度。
此外，混合 ArF 准分子激光器的光子能量和相干性更高，有利于直接加工各种材料，包括碳化合物和固体，同时热影响最小。这种多功能性凸显了其在从光刻到激光加工等各个领域的潜力。
为了优化 ArF 放大器的种子，必须仔细控制 193 nm 种子激光器的线宽，最好低于 4 GHz。该规范规定了对干涉至关重要的相干长度，这是通过固态激光技术很容易满足的标准。
中国科学院研究人员最近的一项突破推动了这一领域的发展。据《Advanced Photonics Nexus》报道，他们利用采用 LBO 晶体的复杂两级和频生成工艺，实现了 193 nm 的 60 毫瓦 (mW) 固态 DUV 激光器，具有窄线宽。该过程涉及 258 nm 和 1553 nm 的泵浦激光器，分别源自 Yb 混合激光器和掺铒光纤激光器。该装置最终形成了用于功率缩放的 2mm×2mm×30mm Yb:YAG 块状晶体，展示了令人印象深刻的结果。
生成的 DUV 激光及其 221 nm 对应物的平均功率为 60 mW，脉冲持续时间为 4.6 纳秒 (ns)，重复率为 6 千赫兹 (kHz)，线宽约为 640 兆赫兹 (兆赫)。值得注意的是，这标志着 LBO 晶体产生的 193 纳米和 221 纳米激光的最高功率输出，以及报道的 193 纳米激光的最窄线宽。
特别值得注意的是所实现的出色转换效率：221 至 193 nm 为 27%，258 至 193 nm 为 3%，树立了效率值的新基准。这项研究强调了 LBO 晶体在产生数百毫瓦到瓦功率水平的 DUV 激光方面的巨大潜力，为探索其他 DUV 激光波长开辟了途径。
该工作的通讯作者宣洪文教授表示，该研究证明了“用固态激光器泵浦 LBO 来可靠、有效地产生 193 nm 窄线宽激光的可行性，并开辟了一种制造使用 LBO 的经济高效的高功率 DUV 激光系统。”
这些进步不仅突破了深紫外激光技术的界限，而且有望彻底改变科学和工业领域的无数应用。
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