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高重复频率、高功率高次谐波极紫外光源进展及应用

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中国激光 2024年第7期51卷 3-21页

作者：魏子娟高熙泽孟翔宇李政言张庆斌兰鹏飞陆培祥华中科技大学光学与电子信息学院湖北武汉430074 华中科技大学物理学院湖北武汉430074 华中科技大学武汉光电国家研究中心湖北武汉430074 湖北光谷实验室湖北武汉430074

超短超强激光脉冲驱动的高次谐波是一种极紫外到软X射线波段的光源,具有指向性好、时空相干性高、亮度高等优点。高次谐波不但是在阿秒时间尺度上研究电子动力学的基础,而且其各类技术优点也使之成为一种有效的桌面型极紫外相干光源,在... 详细信息

超短超强激光脉冲驱动的高次谐波是一种极紫外到软X射线波段的光源,具有指向性好、时空相干性高、亮度高等优点。高次谐波不但是在阿秒时间尺度上研究电子动力学的基础,而且其各类技术优点也使之成为一种有效的桌面型极紫外相干光源,在集成电路制造在线检测、材料科学、生物医药等领域中具有广泛应用。然而,受限于传统钛蓝宝石固体飞秒激光的平均功率和高次谐波传播过程中的转换效率,目前高次谐波极紫外光源的平均功率亟待提高。介绍了高重复频率、高平均功率高次谐波极紫外光源的产生方式及其应用。首先介绍了光纤、固体、啁啾光学参量放大器等新型高重复频率、高平均功率飞秒激光驱动源在高次谐波产生方面的研究进展,之后讨论了激光高次谐波在弱电离气体介质中的宏观传播效应和相位匹配条件。在此基础上,介绍了高平均功率高次谐波极紫外光源在成像检测方面的应用。

关键词：非线性光学高次谐波极紫外光源飞秒激光器极紫外成像检测

高重复频率极紫外光源的产生和光谱技术研究进展

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中国激光 2024年第7期51卷 22-34页

作者：王佶赵昆中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心北京100190 松山湖材料实验室广东东莞523808

高重复频率极紫外光源已被广泛应用于电子动力学研究,并且在阿秒谱学研究和显微成像中有广阔的应用前景。高重复频率极紫外光源正在朝更高重复频率、更高光子通量、更高光子能量和更短脉宽的方向发展。介绍了高重复频率极紫外光源的产... 详细信息

高重复频率极紫外光源已被广泛应用于电子动力学研究,并且在阿秒谱学研究和显微成像中有广阔的应用前景。高重复频率极紫外光源正在朝更高重复频率、更高光子通量、更高光子能量和更短脉宽的方向发展。介绍了高重复频率极紫外光源的产生和调控,以及极紫外光源应用的分辨能力优化,并展望了高重复频率极紫外光源的未来发展趋势。

关键词：非线性光学超快光学高次谐波极紫外光源

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高重频极紫外光源的产生和光谱技术研究进展

中国激光 2024年

作者：王佶赵昆中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心松山湖材料实验室

高重频极紫外光源已广泛应用于电子动力学研究，并且在阿秒谱学研究和显微成像中有广泛的应用前景。高重频极紫外光源正在朝向更高重复频率、更高光子通量、更高光子能量和更短脉宽的方向发展。本综述介绍了高重频极紫外光源的产生和调... 详细信息

高重频极紫外光源已广泛应用于电子动力学研究，并且在阿秒谱学研究和显微成像中有广泛的应用前景。高重频极紫外光源正在朝向更高重复频率、更高光子通量、更高光子能量和更短脉宽的方向发展。本综述介绍了高重频极紫外光源的产生和调控，以及极紫外光源应用的分辨能力优化，并展望了高重频极紫外光源的未来发展趋势。

关键词：超快光学高次谐波极紫外光源

高重频、高功率高次谐波极紫外光源进展及应用

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中国激光 2024年

作者：魏子娟高熙泽孟翔宇李政言张庆斌兰鹏飞陆培祥华中科技大学物理学院湖北光谷实验室华中科技大学武汉光电国家研究中心华中科技大学光学与电子信息学院

超短超强激光脉冲驱动的高次谐波是一种极紫外到软X射线波段光源，具有指向性好，时空相干、亮度高等优点。高次谐波不仅是在阿秒时间尺度研究电子动力学的基础，其各类技术优点也使之成为一种有效的桌面型极紫外相干光源，在集成电路... 详细信息

超短超强激光脉冲驱动的高次谐波是一种极紫外到软X射线波段光源，具有指向性好，时空相干、亮度高等优点。高次谐波不仅是在阿秒时间尺度研究电子动力学的基础，其各类技术优点也使之成为一种有效的桌面型极紫外相干光源，在集成电路制造在线检测、材料科学、生物医药等领域具有广泛应用。然而，受限于传统钛蓝宝石固体飞秒激光平均功率和高次谐波过程转换效率的制约，目前高次谐波极紫外光源平均功率亟待提高。本文介绍了高重频、高功率高次谐波极紫外光源的产生方式及其应用。首先介绍了光纤、固体、啁啾光学参量放大器等新型高重频、高平均功率飞秒激光驱动源在高次谐波产生方面的进展，之后讨论了激光高次谐波在弱电离气体介质中的宏观传播效应和相位匹配条件。在此基础上，本文介绍了高平均功率高次谐波极紫外光源在成像检测方面的应用。

关键词：高次谐波极紫外光源飞秒激光器极紫外成像检测

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极紫外光源锡液滴靶的检测研究

强激光与粒子束 2014年第12期26卷 39-43页

作者：陈子琪王新兵左都罗陆培祥吴涛华中科技大学武汉光电国家实验室武汉430074 武汉工程大学理学院武汉430205

采用正交放置的两路CCD,基于图像采集及处理的方法,建立了极紫外光源锡液滴靶发生装置的锡液滴检测系统,可以实时监测锡液滴的运动状态及稳定性。对本实验室频率为34kHz的锡靶发生器产生的液滴进行了锡液滴监测实验。监测结果显示,锡液... 详细信息

采用正交放置的两路CCD,基于图像采集及处理的方法,建立了极紫外光源锡液滴靶发生装置的锡液滴检测系统,可以实时监测锡液滴的运动状态及稳定性。对本实验室频率为34kHz的锡靶发生器产生的液滴进行了锡液滴监测实验。监测结果显示,锡液滴直径约为137μm,平均间距为375μm,稳定性较好,并对水平面上横向稳定性进行了分析。

关键词：极紫外光源激光等离子体锡液滴靶稳定性

等离子体密度对放电等离子体极紫外光源影响研究

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光谱学与光谱分析 2017年第8期37卷 2560-2563页

作者：徐强赵永蓬王骐杨永涛东北林业大学理学院黑龙江哈尔滨150040 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室黑龙江哈尔滨150001

等离子体状态是决定极紫外光源功率和转换效率的最重要因素之一,理论和实验研究上Xe气流量对放电等离子体极紫外光源辐射谱和等离子体状态的影响,对于优化光源工作条件具有重要的意义。理论上,采用碰撞-辐射模型,模拟了非局部热力学平... 详细信息

等离子体状态是决定极紫外光源功率和转换效率的最重要因素之一,理论和实验研究上Xe气流量对放电等离子体极紫外光源辐射谱和等离子体状态的影响,对于优化光源工作条件具有重要的意义。理论上,采用碰撞-辐射模型,模拟了非局部热力学平衡条件下,不同电离度的离子丰度分布随电子温度和离子密度的变化。推导了Xe8+~Xe11+离子4d-5p跃迁谱线强度随电子温度的变化趋势。实验上,采用毛细管放电机制,利用罗兰圆谱仪测量和分析了不同等离子体密度条件下,放电等离子体极紫外光谱的变化,分析了Xe气流量对等离子体状态的影响。理论和实验结果表明:相同的电流条件下,等离子体箍缩时的平均电子温度随着Xe气流量的增加而降低。对于4d-5p跃迁,低电离度离子与高电离度离子谱线强度的比值随着温度的增加而减少。电流28kA、Xe气流量0.4sccm(cm3·min-1)时,等离子体Z箍缩平均电子温度位于29eV附近。Xe气流量增加时,受离子密度和最佳电子温度的影响,实现Xe10+离子4d-5p跃迁13.5nm(2%带宽)辐射谱线强度最优化的Xe气流量位于0.3~0.4sccm之间。

关键词：放电等离子体极紫外辐射毛细管放电极紫外光源

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13.5 nm放电Xe等离子体极紫外光源

中国激光 2018年第11期45卷 1-10页

作者：赵永蓬徐强李琦王骐哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室黑龙江哈尔滨150080 东北林业大学理学院黑龙江哈尔滨150040

搭建了极紫外光源实验装置,获得了中心波长为13.5 nm的Xe等离子体极紫外的辐射光谱。测量了极紫外辐射的时间特性,用多次箍缩理论解释了光脉冲的多峰结构。获得了主脉冲电流幅值、Xe气流量、陶瓷管内径、等离子体长度、辅助气体等实验... 详细信息

搭建了极紫外光源实验装置,获得了中心波长为13.5 nm的Xe等离子体极紫外的辐射光谱。测量了极紫外辐射的时间特性,用多次箍缩理论解释了光脉冲的多峰结构。获得了主脉冲电流幅值、Xe气流量、陶瓷管内径、等离子体长度、辅助气体等实验参数对极紫外辐射强度的影响规律。搭建了重复频率为1 kHz的13.5 nm极紫外光源样机,介绍了样机的电源系统、放电系统、去碎屑系统和光收集系统的基本情况,并给出了光源样机的调试结果。

关键词： X射线光学极紫外光源放电等离子体 Xe 极紫外光刻

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极紫外光源光纤激光与锡靶材作用系统研究

极紫外光源光纤激光与锡靶材作用系统研究

作者：王俊康华中科技大学

学位级别：硕士

随着5G时代的到来,人们对高性能集成芯片的需求快速增长,半导体产业不断追求更高的芯片刻蚀分辨率来提高芯片性能。目前10nm以下芯片加工工艺方案中极紫外光刻技术被认为是最佳解决方案,激光等离子体(LPP)是目前实现极紫外光刻光源的主... 详细信息

随着5G时代的到来,人们对高性能集成芯片的需求快速增长,半导体产业不断追求更高的芯片刻蚀分辨率来提高芯片性能。目前10nm以下芯片加工工艺方案中极紫外光刻技术被认为是最佳解决方案,激光等离子体(LPP)是目前实现极紫外光刻光源的主流方案。传统研究中驱动光源多集中使用CO激光作用锡靶材,本文探索使用多台MOPA光纤激光器空间合束的工作方式,通过脉冲光纤激光轰击金属锡靶材产生激光等离子体。本文围绕着LPP光源中的液滴锡靶实验装置,设计光纤激光与锡靶材作用集成系统,主要针对锡滴的检测及图像处理研究、锡滴与激光同步作用系统设计和实验采用的MOPA光纤激光器硬件电路设计三部分展开本文研究:(1)锡滴的检测及图像处理研究主要进行了锡滴检测装置、锡滴成像系统和锡滴图像处理相关设计。锡滴检测装置通过光电二极管检测指示光强度变化成功提取出锡滴运动信号,并经检测信号放大整形电路处理放大后供下一级使用。锡滴图像处理主要调取CCD相机拍摄的图像,利用图像处理算法成功提取出运动过程中锡滴的直径和间距等信息。(2)锡滴与激光同步作用系统设计主要进行了相关的硬件电路设计和实验,系统主要实现了锡滴检测信号的接收、频率调节和延时调节等功能。设计的脉冲激光频率信号产生电路结合RS触发器实现激光器出光频率的调节;延时功能主要是通过调节高精度压控电流源来改变延时电路中电容充电时间,从而最终实现信号延时的高精度调节。(3)MOPA光纤激光器硬件电路设计首先确定系统光路结构和电路系统关键参数要求,然后进行种子源相关电路的硬件设计,种子源相关电路主要由脉冲信号整形电路、种子源驱动电路和TEC温控电路三部分组成,成功驱动种子源激光器产生不同脉宽的种子光。最后研究了预放大级和主放大级泵浦源相关硬件电路设计,主要包括驱动电路、供电电源和泵浦源时序控制三部分设计,对电路所用元件进行选型和计算,并进行相关电路实验验证设计方案可行。

关键词：极紫外光源液滴锡靶锡滴检测同步系统 MOPA激光器

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放电等离子体极紫外光源中的主脉冲电源

强激光与粒子束 2010年第2期22卷 388-392页

作者：吕鹏刘春芳张潮海赵永蓬王骐贾兴哈尔滨工业大学电气工程系哈尔滨150001 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室哈尔滨150001 中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621000

描述了Z箍缩放电等离子体极紫外光源系统中的主脉冲电源,给出了主电路拓扑结构,重点介绍了三级磁脉冲压缩网络,给出了关键参数的设计计算,并且介绍了新颖的末级磁脉冲压缩放电结构。实验结果显示:各级磁脉冲压缩效果达到设计指标,电源... 详细信息

描述了Z箍缩放电等离子体极紫外光源系统中的主脉冲电源,给出了主电路拓扑结构,重点介绍了三级磁脉冲压缩网络,给出了关键参数的设计计算,并且介绍了新颖的末级磁脉冲压缩放电结构。实验结果显示:各级磁脉冲压缩效果达到设计指标,电源输出电压峰达30 kV,输出电流峰值大于40 kA,电流脉冲宽度200 ns,满足Z箍缩放电等离子极紫外光源对主脉冲的要求。

关键词： Z箍缩放电等离子体极紫外光源主脉冲磁脉冲压缩