Kürzlich hat Zhang Junyongs Team am Joint Laboratory of High Power Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM), Chinese Academy of Sciences (CAS) zusammen mit der Gruppe von Prof. Yongpong Zhao am Harbin Institute of Technology (HIT) hat die ersten Fortschritte bei der Array-Steuerung und -Formung von fokussierten optischen EUV- und weichen Röntgenfeldern erzielt und damit das Problem der Komponentenbeschränkung für die diffraktive Bildgebung und interferometrische Erfassung im extremen Ultraviolett (UV) und im Röntgenwellenlängenbereich gelöst. Die Ergebnisse wurden unter dem Titel „Freie Lichtformfokussierung in extrem ultravioletter Strahlung mit selbstevolutionären Photonensieben“ in Scientific Reports veröffentlicht.
Seit der Entdeckung der Röntgenstrahlen durch Röntgen sind hochkohärente kurzwellige Lichtquellen und leistungsstarke kurzwellige Fokussierungselemente die beiden Engpässe, die die Entwicklung der Röntgenwissenschaft begrenzen. Synchrotronstrahlung und Freie-Elektronen-Laser konzentrieren sich beispielsweise auf die weichen und harten Röntgenbänder, während Entladungsplasmalaser das extreme Ultraviolett und einen Teil des weichen Röntgenbandes abdecken. Da das Problem hochkohärenter kurzwelliger Lichtquellen gemildert wird, besteht ein dringenderer Bedarf an Fokusmodulationsgeräten für EUV und Röntgenstrahlen. Während Materialien im EUV- und weichen Röntgenbereich eine starke Absorption und im harten Röntgenbereich eine starke Durchdringung aufweisen, sind Fresnel-Wellenbandplatten derzeit die einzigen verfügbaren Transmissionsfokussierungselemente. Das Shanghai Institute of Optical Machinery (SIOM) ist die erste Einheit in China, die sich mit dem Design und der Anwendung von Röntgengeräten beschäftigt hat, insbesondere auf der Grundlage der traditionellen Bandfolie und des Photonensiebs. SIOM war die erste Einheit, die eine Variante vorgeschlagen und entwickelt hat von multifokalen Photonensieben mit unterschiedlichen optischen Funktionen, wie dem Grecian-Leiter-Photonensieb und dem Fermat-Helix-Photonensieb usw., die in der Lage sind, die technischen Anforderungen der Kurzwellenbeugungsbildgebung und Interferenzerfassung zu erfüllen.
Im Vergleich zu Wellenbandscheiben mit einer begrenzten Anzahl von Ringen bieten Millionen und Abermilliarden kleiner Aperturen nahezu unbegrenzte Gestaltungsfreiheit für die Entstehung funktioneller Photonensiebe, und das gemeinsame Team nutzte Optimierungsalgorithmen, um ein sich selbst entwickelndes Photonensieb zu entwerfen, das fokussierte optische Ergebnisse erzielt Feldarray-Modulation und -Formung im EUV-Band. Im Experiment haben wir den 46,9-nm-Laser aus dem Entladungsplasmalaser 69,8 nm, 46,9 nm und 13,5 nm optimiert, um das Photonensieb zu bestrahlen, das fokussierte Lichtfeld mit Fotolack aufzuzeichnen, die Daten vom Rasterkraftmikroskop zu lesen und erfolgreich zu erhalten mehrere Sätze strukturierter Spots mit 100-nm-Fokussierung, und die Ergebnisse stimmten mit der theoretisch berechneten Fokussierung in der Beugungsgrenze überein. Die Realisierung der Modulation und Formung von EUV- und Röntgenarrays bietet die Möglichkeit für die strukturierte Lithographie von Kurzwellen. und Wasserfenstersegmente für die In-vivo-Bildgebung biologischer Zellen, interferometrische Diagnostik von Laserplasma, Röntgenmikroskopie und kohärente Beugungsbildgebung usw. Die Realisierung der EUV- und Röntgenarray-Modulation und -Formung erweitert neuen Entwicklungsraum.
Diese Arbeit wurde von der National Natural Science Foundation of China, dem Shanghai Young Scientists Yangfan Program und dem Class A Strategic Pilot Project der Chinesischen Akademie der Wissenschaften unterstützt.
Abb. 1 Strukturelle Fokussierung von extrem ultraviolettem (EUV) Licht, (a) AFM-Karte des Brennflecks, (bc) Lichtintensität und Phase des simulierten Brennflecks
Abb. 2 Mehrschichtig angeordneter Spot für extremes ultraviolettes Licht
