سائنس دان کمپیکٹ ٹھوس ریاست لیزر سسٹم تیار کرتے ہیں جو سیمیکمڈکٹر لتھوگرافی صحت سے متعلق بہتر بنانے کے لئے استعمال ہوسکتے ہیں

چینی اکیڈمی آف سائنسز (سی اے ایس) اور یونیورسٹی آف چینی اکیڈمی آف سائنسز (یو سی اے ایس) کے انسٹی ٹیوٹ آف اسپیس انفارمیشن انوویشن کے محققین نے ایک کمپیکٹ ٹھوس اسٹیٹ نینو سیکنڈ پلسڈ لیزر سسٹم تشکیل دیا ہے جو 6 کلو ہرٹز کی تکرار تعدد پر 193 این ایم مربوط روشنی پیدا کرتا ہے ، جس کی توقع کی جاتی ہے کہ CHIP Lithography کی تکرار کی فریکوینسی میں استعمال کیا جائے گا۔

خاص طور پر ، محققین نے ایک YB: YAG کرسٹل یمپلیفائر تیار کیا ہے جو 1030 ینیم لیزر تیار کرتا ہے جو دو حصوں میں تقسیم ہوتا ہے: ایک جو چوتھے ہارمونک کے ذریعہ 258 این ایم لیزر تیار کرتا ہے ، اور ایک جو ہلکے پیرامیٹرک ایمپلیفائر کو پمپ کرنے کے لئے استعمال ہوتا ہے جو 1553 این ایم لیزر پیدا کرنے کے قابل ہے۔ کاسکیڈ کرسٹل میں ان بیموں کی تعدد اختلاط 193 این ایم لیزر پیدا کرتی ہے جس کی اوسطا 70 میگاواٹ کی طاقت اور 880 میگا ہرٹز سے بھی کم کی لائن وڈتھ ہے۔

فریکوینسی اختلاط سے قبل 1553 ینیم بیم میں ہیلیکل فیز پلیٹ متعارف کرانے سے ، محققین نے مداری کونیی کی رفتار بیم تیار کی۔

محققین کے علم کے مطابق ، یہ ٹھوس ریاست لیزر سے 193 ینیم مداری کونیی مومنٹم بیم کا پہلا مظاہرہ ہے۔

اس طرح کا بیم دلچسپ ہائبرڈ آرگون فلورائڈ (اے آر ایف) ایکسائیمر لیزرز کے ل valuable قیمتی ہے اور اس میں ویفر پروسیسنگ اور عیب کا پتہ لگانے میں ممکنہ ایپلی کیشنز ہیں۔

اے آر ایف 193 این ایم کی طول موج کے ساتھ ایک ایکسائیمر لیزر ہے ، جو گہرے الٹرا وایلیٹ بینڈ میں ہے۔ سیمیکمڈکٹر مینوفیکچرنگ میں ، اے آر ایف لیزرز بنیادی طور پر اعلی ریزولوشن لتھوگرافی کے لئے استعمال ہوتے ہیں۔

یہ بھی نوٹ کیا گیا ہے کہ اس نظام کی آپریٹنگ بینڈوتھ 880 میگا ہرٹز سے کم ہے ، اور اس کی ورنکرم پرفارمنس کا موازنہ آج کے تجارتی نظاموں سے ہے۔ ایک ہی وقت میں ، اس نظام میں تقریبا 1200 ملی میٹر x 1800 ملی میٹر کا آپٹیکل پلیٹ فارم موجود ہے ، اور صنعتی ایپلی کیشنز کی ضروریات کو پورا کرنے کے لئے اس کے نقش کو مزید کم کیا جاسکتا ہے۔

1030 ینیم لیزر سے 193 ینیم لیزر میں تبادلوں کے عمل کو محققین کے پچھلے کاموں سے ملتا جلتا بتایا گیا ہے۔

خاص طور پر ، ایک 1030 ینیم لیزر یمپلیفائر 2MMX2MMX30 ملی میٹر YB پر مبنی ہے: 969 این ایم میں 100 ڈبلیو ملٹی موڈ لیزر ڈایڈڈ (ایل ڈی) کے ذریعہ یگ کرسٹل پمپ کیا گیا ہے جو 1030 این ایم پلس لیزر لائٹ سے زیادہ 14 ڈبلیو سے زیادہ کی فراہمی کے قابل ہے جس میں 6 کلوز اور ایک پلس کی تکراری کے ساتھ ایک پلس ڈورشن ہے۔

یہ نوٹ کرنا ضروری ہے کہ پمپنگ - ایک ایسا عمل ہے جو الیکٹرانوں کو ایٹم یا انو میں کم سے زیادہ توانائی کی سطح تک بڑھانے کے لئے روشنی کا استعمال کرتا ہے۔

مطالعے میں ، محققین بالترتیب لیتھیم ٹرائبریٹ کرسٹل اور لیتھیم سیزیم ہیکسوریٹ میں یکے بعد دیگرے دوسری ہارمونک نسل اور چوتھی ہارمونک نسل کے عمل کے ذریعہ 1030 این ایم لیزر سے 258 این ایم لیزر تیار کرنے میں کامیاب ہوگئے۔ ایک اعلی طاقت والے ، نبض 1553 این ایم لیزر کی فراہمی کے لئے 1030 این ایم لیزرز کو دو مرحلے آپٹیکل پیرامیٹرک ایمپلیفائر کے لئے پمپنگ سورس کے طور پر بھی استعمال کیا جاسکتا ہے۔

فائبر آپٹک یمپلیفائر کے برعکس ، محققین نے آپٹیکل پیرامیٹرک یمپلیفائر پر مبنی ایک لیزر ماخذ استعمال کیا تاکہ 1553 این ایم سب واٹ کے دھندلا ہوا لیزر پیدا کیا جاسکے۔

اس ترمیم کے نتیجے میں ، یہ نظام زیادہ کمپیکٹ بن گیا ، اور الیکٹرانک کنٹرولرز کو سوم فریکوئینسی نسل میں 1553 این ایم اور 258 این ایم پلس ٹرینوں کو ہم آہنگ کرنے کی ضرورت نہیں تھی ، جو آپٹیکل تاخیر کی لکیر کا استعمال کرتے ہوئے پورا کیا جاسکتا ہے۔ (نوٹ: ہارمونک نسل ایک نان لائنر آپٹیکل عمل ہے۔)

دو مراحل کی تعدد پیدا کرنے کا عمل ، جس میں 1553 ینیم اور 258 این ایم لیزرز نے پمپ کیا ہے ، بالترتیب 221 این ایم لیزر اور 193 این ایم لیزر پیدا کرسکتا ہے ، جس میں ایک جھرن والے لتیم ٹرائوریٹ کرسٹل کے استعمال سے بالترتیب 221 این ایم لیزر اور 193 این ایم لیزر پیدا ہوسکتے ہیں۔

1553 این ایم پلس لیزر ماخذ کے ل it ، یہ دو حصوں پر مشتمل ہے: ایک مستقل لہر (سی ڈبلیو) سنگل فریکوینسی تقسیم شدہ آراء لیزر ڈایڈڈ بیج کے ماخذ کے طور پر کام کرتی ہے ، اور وقتا فوقتا پولرائزڈ لیتھیم نیوبیٹ کرسٹل پر مبنی ایک دو مرحلہ آپٹیکل پیرامیٹرک ایمپلیفائر۔

سنگل فریکوینسی تقسیم شدہ آراء لیزر ڈایڈڈ 1553 ینیم پر چلتی ہے اور اوسطا 12 میگاواٹ کی طاقت کا اخراج کرتی ہے۔ مطالعے میں ، آپٹیکل پیرامیٹرک یمپلیفائر کا پہلا مرحلہ تشکیل دینے کے لئے ، بیج لیزر کے ساتھ وقتا فوقتا پولرائزڈ لتیم نیوبیٹ کرسٹل میں ایک 1030 این ایم پمپ لیزر متعارف کرایا گیا تھا۔

اس وقت کے دوران ، آپٹیکل پیرامیٹرک یمپلیفائر کے پہلے مرحلے کے آؤٹ پٹ اور آپٹیکل پیرامیٹرک یمپلیفائر کے دوسرے مرحلے سے ایک خصوصی آپٹک ، ایک ڈیکروک آئینہ کے ذریعہ ، رہائشی پمپ لیزر کے ساتھ اور ایک 3-}}} μ ایم لیسر کے ساتھ آپٹیکل پیرامیٹرک یمپلیفائر کے دوسرے مرحلے سے باہر فلٹر کیا گیا تھا۔

اس کے بعد ، محققین نے سگنل لیزر کی طاقت کا تعین کرنے کے لئے لیزر پاور تحقیقات کا استعمال کیا تاکہ پلس سگنل جزو کو مسلسل لہر کے بیج لیزر سے ممتاز کیا جاسکے۔

پمپ لیزر کے کم ڈیوٹی سائیکل اور بیج لیزر کی کمزور طاقت کی وجہ سے ، آپٹیکل پیرامیٹرک یمپلیفائر کی پمپنگ دہلیز 600 میگاواٹ کے قریب تھی۔ ۔

تقریبا 700 میگاواٹ کی اوسط طاقت پر پمپ لیزر کے ساتھ ، محققین نے آپٹیکل پیرامیٹرک یمپلیفائر کے پہلے مرحلے سے پلس توانائی سے زیادہ حاصل کیا ، جو اوسطا 48 میگاواٹ کی طاقت کے مطابق ہے۔

اس کے بعد آپٹیکل پیرامیٹرک یمپلیفائر کے دوسرے مرحلے میں پلس سگنل کو مزید بڑھاوا دیا گیا ، جہاں وقتا فوقتا 5MMX3MMX30MM کا استعمال کرتے ہوئے 3 W کی زیادہ سے زیادہ پمپ پاور حاصل کی گئی تھی۔

ایک ہی وقت میں ، محققین نے آپٹیکل پیرامیٹرک یمپلیفائر کے دوسرے مرحلے میں پمپ لیزر پاور کثافت کو 30 میگاواٹ/سینٹی میٹر کے قریب رکھا تاکہ وقتا فوقتا پولرائزڈ لتیم نیوبیٹ سے فوٹوور فریکٹیو نقصان سے بچا جاسکے۔ .

تصویر|آپٹیکل پیرامیٹرک یمپلیفائر بمقابلہ پمپ پاور کے دوسرے مرحلے میں سگنل لیزر کی اوسط طاقت (ماخذ: ایڈوانسڈ فوٹوونکس گٹھ جوڑ)

اس کے ساتھ ، محققین نے 1553 ینیم پر 700 میگاواٹ سگنل لیزر حاصل کیا ، جو 23.3 ٪ کی کارکردگی کے مطابق ہے۔

کارکردگی میں اس اضافے سے پتہ چلتا ہے کہ پمپ کی طاقت میں اضافے کے ساتھ ہی آؤٹ پٹ پاور کو مزید بہتر بنایا جاسکتا ہے۔

تصویر|آپٹیکل پیرامیٹرک یمپلیفائر کے پہلے مرحلے اور آپٹیکل پیرامیٹرک یمپلیفائر (کریڈٹ: ایڈوانسڈ فوٹوونکس گٹھ جوڑ) کے دوسرے مرحلے سے بیج کے ماخذ اور سگنل لیزر کا سپیکٹرا (کریڈٹ: ایڈوانسڈ فوٹوونکس گٹھ جوڑ)

محققین نے پایا کہ بڑھا ہوا سگنل لیزر کی مرکزی طول موج بیج لیزر کی طرح ہی ہے ، لیکن سپیکٹرم قدرے وسیع ہوتا ہے۔

اگرچہ پمپ کی طاقت میں اضافے کے ساتھ ہی پیرامیٹرک فلوروسینس شور میں اضافہ ہوسکتا ہے ، سگنل سے شور کا تناسب 50 ڈی بی کے قریب ہی رہتا ہے۔

آپٹیکل پیرامیٹرک ایمپلیفیکیشن عمل کے دوران 1553 این ایم لیزر کے لائن وڈتھ ارتقاء کی درست طریقے سے پیمائش کرنے کے لئے ، محققین نے اسکیننگ انٹرفیومیٹر کا استعمال تقریبا 1 میگاہرٹز اور 1.5 گیگا ہرٹز کی مفت ورنکرم رینج کے ساتھ کیا۔

آپٹیکل پیرامیٹرک ایمپلیفائر کے پہلے مرحلے اور آپٹیکل پیرامیٹرک یمپلیفائر کے دوسرے مرحلے کے دوران بالترتیب 180 میگاہرٹز سے 370 میگاہرٹز اور 580 میگا ہرٹز سے مسلسل لہر لیزر کی ابتدائی لائن چوڑائی۔

تصویر|محققین نے پمپ اور سگنل لیزرز کی نبض کی مدت کی تحقیقات کی جس میں انگااس فوٹو ڈیٹیکٹر (کریڈٹ: ایڈوانسڈ فوٹوونکس گٹھ جوڑ) ہے۔
آپٹیکل پیرامیٹرک یمپلیفائر عمل کے پیرامیٹرک منتقلی کی حد کی وجہ سے ، سگنل لیزرز پمپ لیزرز کے مقابلے میں ایک کھڑی پلس فرنٹ رکھتے ہیں ، اور اس کی مدت 13.1 این ایس سے کم ہوجاتی ہے۔

اس کی بنیاد پر ، محققین نے آپٹیکل پیرامیٹرک یمپلیفائر پر مبنی 1553 ینیم پلس لیزر حاصل کیا جس کی اوسطا 700 میگاواٹ کی طاقت اور 9 این ایس کی نبض کی مدت ہے ، جو 193 این ایم لیزرز تیار کرنے کے لئے پمپ کے ذریعہ کے طور پر استعمال کی جاسکتی ہے۔

193 این ایم لیزر کے اطلاق کو مزید بڑھانے کے لئے ، محققین نے پہلی بار 1553 این ایم ورٹیکس بیم کو تجرباتی طور پر مظاہرہ کیا ہے ، جس میں 1553 این ایم پلسڈ لیزر کا بنیادی گوسی وضع لگیورری گوسی (LG) کے موڈ میں تبدیل ہوجاتا ہے جس میں آپٹیکل پیراٹیکل (LG) کو مداری کونیی لمحے کے بعد ایک امپیٹیکل فیز میں تبدیل کیا جاتا ہے۔ موڈ

اس وقت کے دوران ، 25 ملی میٹر قطر کے سرپل فیز پلیٹ کو 25.4 ملی میٹر قطر کے لینس اڈاپٹر میں لگایا گیا تھا۔

اگرچہ سرپل فیز پلیٹ کے سروں کو اینٹی ریفلیکٹو کوٹنگ کے ساتھ لیپت نہیں کیا گیا تھا ، لیکن اس کی ترسیل 90 ٪ سے زیادہ تھی۔

اس کے بعد اٹھائے ہوئے مداری کونیی رفتار کو 221 این ایم لیزر اور 193 این ایم لیزر میں ایک مجموعی تعدد پیدا کرنے کے عمل کے ذریعے منتقل کیا جاتا ہے۔

ورٹیکس بیم کی نسل کی تصدیق کے ل the ، محققین نے 1553 این ایم لیزر ، 221 این ایم لیزر اور مختلف طریقوں سے 193 این ایم لیزر کے بیم پروفائلز کو ریکارڈ کرنے کے لئے ایک پائرو الیکٹرک کیمرا استعمال کیا۔

ہیلیکل فیز پلیٹ داخل کرنے سے پہلے ، 1553 این ایم لیزر ، 221 این ایم لیزر ، اور 193 این ایم لیزر نے گاوسی موڈ پروفائلز کی نمائش کی۔ .

ہیلیکل فیز پلیٹ کو داخل کرنے پر ، 1553 این ایم لیزر وضع کو تبدیل کیا جاتا ہے اور سرکلر شدت کی تقسیم کے رجحان کی نمائش کرتا ہے جو لیگورری-گاوسی موڈ کی خصوصیت ہے۔ (نوٹ: لیزر گوسی موڈ لیزر بیم کے لئے ایک اہم موڈ ہے۔)

اس کے ٹوپولوجیکل چارج کا تعین کرتے ہوئے ، محققین نے پایا کہ لیگوری-گاوسی وضع ، نام نہاد ہرمائٹ-گاوسی (HG ، ہرمائٹ-گاؤس) موڈ کا پھیلاؤ کا نمونہ ، محض ایک بیلناکار عینک متعارف کروا کر حاصل کیا جاسکتا ہے۔ (نوٹ: آپٹکس میں ، ہرمائٹ گاؤس موڈ بیم کا ایک اہم نمونہ ہے۔)

ہرمائٹ گاؤس موڈ پر گوئی فیز شفٹ کے اثر کو کم سے کم کرنے کے لئے ، 193 این ایم لیزر بیم ابتدائی طور پر ایک کیلشیم فلورائڈ لینس کی طرف سے مرکوز ہے جس کی فوکل لمبائی 200 ملی میٹر ہے۔ .

چونکہ بیلناکار لینس کی ایک مختصر فوکل کی لمبائی ہوتی ہے ، لہذا اس کو کیلشیم فلورائڈ لینس کے فوکل پوائنٹ کے قریب رکھا جاتا ہے۔

بیلناکار لینس سرکلر بیم کو دو روشن مقامات میں تبدیل کرتا ہے جس کے مرکز میں ایک فرق ہے ، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ 1 کے ٹوپولوجیکل چارج کے ساتھ بںور بیم کی نسل کی نشاندہی ہوتی ہے۔ یہ نتیجہ ہیلیکل فیز پلیٹ کی 2π فیز شفٹ کے مطابق ہے۔ (نوٹ: 2π فیز شفٹ سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ ایک لہر دوسرے کے سلسلے میں ایک مکمل سائیکل مکمل کرتی ہے۔)

ورٹیکس بیم اور گاوسی وضع کے مابین شدت کی تقسیم میں نمایاں فرق کی وجہ سے ، 258 این ایم لیزر کی شہتیر کو 1553 این ایم لیزر کا احاطہ کرنے کے قابل ہونا پڑتا ہے ، جس سے رقم کی تعدد جنریٹر 1 اور سوم فریکوینسی جنریٹر 2 میں مداری کونیی رفتار کی بہتر منتقلی کو یقینی بنایا جاسکتا ہے۔

تاہم ، مذکورہ بالا بیان کردہ مکمل گوسی وضع کے تجربات کے مقابلے میں 258 این ایم لیزر کی کمزور طاقت کی کثافت نے رقم کی تعدد نسل کی تبادلوں کی کارکردگی کو اس مقام تک نمایاں طور پر کم کردیا جہاں محققین نے صرف 30 میگاواٹ 221 این ایم لیزر اور 3 میگاواٹ 193 این ایم لیزر حاصل کیا۔

نان لائنر عمل میں مداری کونیی رفتار کے تحفظ کے قانون کے مطابق ، سم فریکوینسی نسل کے ذریعہ پیدا ہونے والے لیزر کا ٹاپولوجیکل چارج پمپ لیزر کے ٹاپولوجیکل چارجز کے برابر ہے۔

لہذا ، 1553 این ایم لیزر کا ٹاپولوجیکل چارج 1 ہے ، 258 این ایم لیزر کا ٹاپولوجیکل چارج 0 ہے کیونکہ یہ گاوسی موڈ میں ہے ، اور 221 این ایم لیزر کا ٹاپولوجیکل چارج 1 ہے۔

اس مدت کے دوران ، 193 ینیم ورٹیکس بیم کے پھیلاؤ کا نمونہ تین روشن مقامات میں تقسیم ہوجاتا ہے جس کے درمیان دو تاریک خلاء ہوتے ہیں ، جبکہ شدت کی تقسیم سرکلر رہتی ہے۔

1553 ینیم پر بنیادی بںور بیم کے مقابلے میں ، 221 این ایم لیزر اور 193 این ایم لیزر کے ورٹیکس بیم پروفائلز کو نان لائنر کرسٹل کے مرحلے کی مماثلت اور واک آف اثرات کی وجہ سے مجموعی طور پر پیدا کرنے کے عمل کے دوران لازمی طور پر مسخ کیا جاتا ہے۔

ایک ہی وقت میں ، جھرن کا ڈھانچہ مداری کونیی رفتار کے تبادلوں کی پیچیدگی کو بڑھاتا ہے اور اس سے موڈ کی کمی بھی ہوسکتی ہے۔ ۔

محققین کا خیال ہے کہ مختصر کرسٹل کا استعمال کرکے ، یا الگ الگ تعدد پیدا کرنے کے عمل کا استعمال کرکے مداری کونیی رفتار کو لے جانے والے طریقوں کے معیار کو بہتر بنانا ممکن ہے۔

اس بات پر غور کرتے ہوئے کہ 1553 این ایم لیزر کو 1 0 30} nm لیزر کے ذریعہ پمپ اور بڑھا دیا گیا ہے ، 1030 این ایم لیزر سے 193 این ایم لیزر میں مجموعی طور پر تبادلوں کی کارکردگی تقریبا 0.55 ٪ ہے۔ لہذا ، موجودہ کم تبادلوں کی کارکردگی کے باوجود ، 1030 این ایم کی پمپ پاور میں اضافہ کرکے ، 193 این ایم لیزر کی طاقت سیکڑوں ملی واٹ سے زیادہ اور ممکنہ طور پر واٹ کے حکم پر بھی متوقع ہے۔

اس کے علاوہ ، اعلی نون لائنر گتانک کے ساتھ نون لائنر کرسٹل کا استعمال اس مقصد کے حصول کی فزیبلٹی کو نمایاں طور پر بہتر بنائے گا۔

ایک ہی وقت میں ، ہیلیکل فیز پلیٹ داخل کرکے ، گاوسی وضع کو لیگورری گاوسی موڈ میں تبدیل کیا جاسکتا ہے ، جس سے مداری کونیی رفتار کو لے جانے والے 1553 این ایم ورٹیکس بیم کی نسل کو قابل بنایا جاسکتا ہے۔

ہیلیکل فیز پلیٹ کے مرحلے کی شفٹ کو تبدیل کرکے ، ٹاپولوجیکل چارج کے آرڈر کو آسانی سے تبدیل کیا جاسکتا ہے۔ پچھلے مطالعات میں بتایا گیا ہے کہ مداری کونیی رفتار لے جانے والے بیم کو سنگل کرسٹل ریشوں اور نائٹروجن پلازما میں بڑھایا جاسکتا ہے ، جس سے یہ معلوم ہوتا ہے کہ 193 این ایم ورٹیکس بیم کو بھی ایکسائیمر لیزرز میں بڑھایا جاسکتا ہے۔

اس کی بنیاد پر ، محققین کا اندازہ ہے کہ 193 این ایم لیزر کو اس کی اعلی طاقت کی پیداوار اور منفرد بںور بیم کی خصوصیات کو بروئے کار لاتے ہوئے متعدد نئی ایپلی کیشنز میں استعمال کیا جاسکتا ہے۔