美国科罗拉多大学博尔德分校的物理学家团队近日成功演示了一种新型真空紫外(VUV)激光,其效率据称比现有同类技术高出100至1000倍。这一突破性进展由JILA研究所(科罗拉多大学与美国国家标准与技术研究院NIST联合组建)的亨利·卡普特因和玛格丽特·默南领导,旨在解决长期以来真空紫外波段难以高效生成的行业难题。
该激光源体积小巧,可置于普通办公桌上,却具备极高的功率密度与相干性。其核心创新在于利用一种特殊的反谐振空心光纤,将红光与蓝光激光束在充满氙气的单管腔内混合。通过原子吸收与反射机制,可见光被高效转化为真空紫外光。默南指出,这种设计在功率水平、调谐范围和相干性上均超越了目前全球无论是大型设施还是小型实验室的任何现有方案。
真空紫外光位于X射线与可见光之间,是所有物质(从固体到有机分子)相互作用最强烈的区域,因此极难操控。该技术的突破将直接赋能两大前沿领域:一是纳米电子学,能够实时观测燃料分子燃烧过程,或精准定位芯片中肉眼不可见的微小缺陷,从而提升半导体器件效率;二是核钟技术,利用钍原子核的能级跃迁,理论上可实现前所未有的时间计量精度。
对于中国光电子与半导体行业而言,这一成果标志着超快激光技术向实用化迈出了关键一步。随着国产芯片制程不断逼近物理极限,对能够检测纳米级缺陷的高分辨率光源需求日益迫切,此类紧凑型、高效率的真空紫外激光技术或许能为国内相关研发提供新的技术路径参考。
