透過超小型微共振器產生真空深紫外光

大阪大學、立命館大學和京都大學的團隊在2024年12月，發表了開發出與以往不同的超小型微共振器裝置，並成功透過波長變換產生波長199nm的真空深紫外（VUV）光的消息。

由於波長在200nm以下的VUV雷射光可集中在極小的點上，因此在微細加工、光刻、晶圓和光罩檢測等應用中需求擴大。傳統的VUV雷射光有體積大且運行成本高等問題，利用波長變換技術的全固態VUV雷射光技術被寄予厚望。然而，既有的波長變換晶體無法在VUV波段實現第二高調波生成（SHG）的相位匹配。

研究團隊提出了微小共振器型的裝置結構，藉由將雷射光強烈地禁錮在由厚度為相干長度之波長變換晶體組成的共振器內部，並精確控制變換光的反射相位來實現高效的波長變換。研究團隊聚焦於吸收端波長為130nm、具有極短波長的SrB₄O₇（SBO）晶體，該晶體同時顯示出高度的光學非線性和光損傷耐性，並且不具備強誘電性或雙折射性。研究團隊設計了將SBO波長變換層夾在高反射分布布拉格反射器（DBR）之間的微小共振器型SHG裝置。經過結構優化後，團隊發現厚度僅數微米的裝置顯示出了較高的波長變換效率。隨後，團隊製作了SBO微小共振器型SHG裝置，並將波長398nm的藍紫色雷射光注入其中，成功產生了波長199nm的VUV光。

實驗結果顯示，產生的SH光波長199nm已經低於目前已經實用化的波長變換晶體「BBO（βBaB₂O₄）」和「CLBO（CsLiB₆O₁₀）」的理論最短SH波長。通過應用這項技術，可以將原本大型且複雜的全固態VUV雷射系統，簡化為直線型的簡單結構。此外，若對DBR所用材料進行改良，還可以期待更短波長下的裝置運作。

資料來源：EE Times Japan（2024年12月16日）
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