For nylig har Zhang Junyongs team ved Joint Laboratory of High Power Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM), Chinese Academy of Sciences (CAS), sammen med Prof. Yongpong Zhaos gruppe ved Harbin Institute of Technology (HIT), har gjort de første fremskridt inden for array-kontrol og -formning af EUV- og bløde røntgen-fokuserede optiske felter, hvilket har løst problemet med komponentbegrænsning for diffraktiv billeddannelse og interferometrisk sansning i de ekstreme ultraviolette (UV) og røntgenbølgelængdebånd. Resultaterne blev offentliggjort som "Fri lys-form fokusering i ekstrem ultraviolet stråling med selvevolutionære fotonsigter" i Scientific Reports.
Siden Roentgens opdagelse af røntgenstråler har højkohærens kortbølgelyskilder og højtydende kortbølgefokuseringselementer været de to flaskehalse, der begrænser udviklingen af røntgenvidenskab. Synkrotronstråling og frielektronlasere fokuserer for eksempel på de bløde og hårde røntgenbånd, mens udladningsplasmalasere dækker det ekstreme ultraviolette lys og en del af det bløde røntgenbånd. Da problemet med højkohærens kortbølgede lyskilder afhjælpes, er der et mere presserende behov for fokusmodulationsanordninger til EUV og røntgenstråler. Mens materialer udviser stærk absorption i EUV- og bløde røntgenbånd og stærk gennemtrængning i det hårde røntgenbånd, er Fresnel-bølgebåndsark de eneste transmissionsfokuserende elementer, der er tilgængelige på nuværende tidspunkt. Shanghai Institute of Optical Machinery (SIOM) er den tidligere enhed i Kina til at engagere sig i design og anvendelse af røntgenapparater, især på basis af det traditionelle båndark og fotonsigte, SIOM var den første til at foreslå og udvikle en række af multifokale fotonsigter med forskellige optiske funktioner, såsom den græske stigefotonsigte og Fermat helix-fotonsigte osv., som er i stand til at opfylde de tekniske behov for kortbølgediffraktionsbilleddannelse og interferensføling.
Sammenlignet med bølgebåndsskiver med et begrænset antal ringe giver millioner og milliarder af små åbninger næsten ubegrænset designfrihed til fremkomsten af funktionelle fotonsigter, og det fælles team brugte optimeringsalgoritmer til at designe en selvudviklende fotonsigte, som opnår fokuseret optisk feltarraymodulation og -formning i EUV-båndet. I eksperimentet optimerede vi 46,9 nm laseren fra udladningsplasmalaseren 69,8 nm, 46,9 nm og 13,5 nm for at bestråle fotonsigten, optog det fokuserede lysfelt med fotoresist og læste dataene fra atomkraftmikroskopet og opnåede succesfuldt flere sæt af strukturerede pletter med 100nm fokusering, og resultaterne stemte overens med den teoretisk beregnede fokusering i diffraktionsgrænsen. Realiseringen af moduleringen og formningen af EUV og røntgen arrays giver mulighed for den strukturerede litografi af kortbølge. og vandvinduesegmenter til in vivo biologisk cellebilleddannelse, interferometrisk diagnostik af laserplasma, røntgenmikroskopi og kohærent diffraktionsbilleddannelse osv. Realiseringen af EUV- og røntgenarraymodulering og -formning udvider nyt udviklingsrum.
Dette arbejde blev støttet af National Natural Science Foundation of China, Shanghai Young Scientists Yangfan-programmet og Klasse A Strategic Pilot Project fra det kinesiske videnskabsakademi.
Fig. 1 Strukturel fokusering af ekstremt ultraviolet (EUV) lys, (a) AFM-kort over brændpunkt, (bc) lysintensitet og fase af simuleret brændpunkt
Fig. 2 Flerlags-arrayeret spot til ekstremt ultraviolet lys
