В Китай създадоха компактен твърдотелен лазер за недостъпния досега VUV диапазон

Китайски учени от Синдзянския технически институт по физика и химия на Китайската академия на науките са разработили нов нелинеен оптичен кристал ABF (амониев флуороксоборат, NH₄B₄O₆F). Този материал решава проблема със създаването на компактни вакуумно-ултравиолетови (VUV) източници. Досега никой не е успявал да навлезе в този диапазон без значителни разходи, включително ASML.

Откритието на китайските учени, които са прекарали над него повече от 10 години може да се превърне в нова страница в науката и технологиите.

Досега за лазер с дължина на вълната под 200 nm и над 20 nm се изискваше синхротронен или плазмен източник. Това са инсталации с промишлен мащаб, докато китайският твърдотелен лазер, базиран на ABF кристал се побира на стандартна работна маса. Учените съобщават за откритието в последния брой на списание Nature. Те демонстрираха как чрез уникална комбинация от свойства новият дизайн преодолява старите ограничения на масата и размера на хардуера, като осигурява висока прозрачност във VUV диапазона, силен нелинеен коефициент и пречупване, достатъчно за фазово съгласуване.

Използвайки технологията за удвояване на честотата, учените за първи път получават лазерен лъч с рекордно къса дължина на вълната от 158,9 nm – най-краткият регистриран резултат за твърдотелен лазер.

Освен това системата постигна максимална енергия на наносекунден режим от 4,8 mJ (при 177,3 nm) с максимална ефективност на преобразуване до 7,9%. Тези данни превръщат ABF в най-ефективния и мощен твърдотелен VUV източник до момента. ASML веднъж се опита да разработи плазмен лазер с дължина на вълната 158 nm, но изостави идеята след години експерименти.

Предимствата на кристала ABF пред неговите предшественици са огромни: изцяло твърдотелната конструкция прави лазера компактен (с размерите на настолно устройство), намалява разходите за производство и поддръжка и увеличава стабилността и живота. За разлика от газовите ексимерни лазери или синхротронните източници, ABF не изисква токсични вещества и работи без огромни вакуумни съоръжения с размерите на стая. Това открива пътя към достъпни и достатъчно мощни VUV лазери за ежедневни и научни приложения.

Потенциалните приложения включват свръхпрецизна обработка на материали, инспекция и производство на полупроводници (включително литография и контрол на качеството на чиповете), квантови изчисления, спектроскопия на свръхпроводници, изследвания на химични реакции и космически технологии.