基于脉冲CO2激光锡等离子体光刻光源的极紫外辐射光谱特性研究

研究了不同条件下脉冲放电CO₂激光烧蚀平板锡靶产生的等离子体极紫外辐射特性, 设计并建立了一套掠入射极紫外平焦场光栅光谱仪, 结合X射线CCD探测了光源在6.5～16.8 nm波段的时间积分辐射光谱,得到了极紫外光谱随激光脉宽, 入射脉冲能量及背景气压的变化规律。实验结果发现：入射激光脉冲能量在30～600 mJ变化时,极紫外辐射光谱的强度随辐照激光脉冲能量的增加而增加, 但并不是线性关系, 具有饱和效应, 且产生极紫外辐射的脉冲能量阈值约为30 mJ,当激光脉冲能量为425 mJ时具有最高的转换效率,此时中心波长13.5 nm处2%带宽内的转换效率约为1.2%。激光脉冲半高全宽在50～120 ns范围内变化时, 极紫外辐射光谱的峰值位置均位于13.5 nm,光谱形状几乎没有什么变化, 但是脉宽从120 ns变到52 ns后,由于激光功率密度的提高,极紫外辐射强度也随之增强了约1.6倍。极紫外光谱的强度随背景气压的增大而迅速下降, 当腔内空气气压为200 Pa时, 极紫外辐射光子几乎被全部吸收,而当缓冲氦气气压为7×104 Pa时,仍能够探测到微弱的极紫外辐射信号,计算表明100 Pa的空气对13.5 nm极紫外光的吸收系数为3.0 m-1,而100 Pa的He气的吸收系数为0.96 m-1。     

低密度SnO2靶激光等离子体极紫外光及离带热辐射

极紫外光刻技术是我国当前面临35项“卡脖子”关键核心技术之首.高极紫外光转换效率和低离带热辐射的激光等离子体极紫外光源是极紫外光刻系统的重要组成部分.本文通过采用激光作用固体Sn和低密度SnO₂靶对极紫外光源以及其离带热辐射进行研究.实验结果表明,两种形式Sn靶在波长为13.5 nm附近产生了强的极紫外光辐射.由于固体Sn靶等离子体具有较强自吸收效应,在光刻机中心工作波长13.5 nm处的辐射强度处于非光谱峰值位置.而低密度SnO₂靶具有较弱的自吸收效应,其所辐射光谱的峰值恰好位于13.5 nm处.相比于固体Sn靶,低密度SnO₂靶中处于激发态的Sn离子发生跃迁所产生的伴线减弱,使其在13.5 nm处的光谱效率提升了约20%.另一方面,开展了极紫外光源离带热辐射(400—700 nm)的实验研究,光谱测量结果表明离带热辐射主要是由连续谱所主导,低密度SnO₂靶中含有部分低Z元素O(Z=8),导致其所形成的连续谱强度低,同时离带辐射时间短,因而激光作用低密度SnO₂靶所产生的离带...     

脉冲CO_2激光烧蚀锡靶等离子体的数值模拟

使用一维辐射流体力学程序MULTI模拟了脉冲CO_2激光烧蚀平面锡靶的过程,研究了脉冲宽度、峰值功率密度、靶材初始密度对锡等离子体电子密度、电子温度的时空分布的影响,并结合统计分析得到最有利于产生13.5nm极紫外光的激光脉冲宽度。模拟结果表明,脉冲宽度为100~200ns的长脉冲激光产生的等离子体有利于实现极紫外输出的最佳条件,通过分析等离子体的电子密度、电子温度的分布对这一结论进行了解释。临界电子密度区域有效吸收了脉冲能量,而低密度的羽辉对激光与极紫外辐射的吸收很少。采用长脉冲激光,使得辐射极紫外等离子体持续时间更长,是提高极紫外辐射效率的有效手段。同时模拟还发现,靶材初始密度对等离子体参数的影响不大。     

超短脉冲激光烧蚀石墨产生的喷射物的时间分辨发射光谱研究

本文使用不同激光能流(18 J/cm²–115 J/cm²)和脉冲宽度(50 fs–4 ps)的超短脉冲激光在真空中(4×10^-4 Pa)烧蚀高定向热解石墨. 通过测量烧蚀喷射物的时间分辨发射光谱研究喷射物的超快时间演化. 在喷射物发射光谱中, 观察到了C₂基团的天鹅带光谱系统, 416 nm附近C₁₅基团的由电子能级¹Σ_u⁺ 和¹Σ_g⁺之间的振动跃迁产生的光谱峰以及连续谱. 50 fs, 115 J/cm²的脉冲激光烧蚀产生的喷射物的连续谱的强度衰减分为快速下降和慢速下降两个阶段(以20 ns时间延迟为分界). 这表明连续谱是由两种不同的组分贡献的. 快速下降阶段, 连续谱主要由碳等离子体通过韧致辐射产生; 慢速下降阶段, 连续谱主要由烧蚀后期产生的大颗粒碳簇的热辐射贡献. 实验结果还揭示了激光能流的提高, 会明显增加喷射物中碳等离子体和激发态C₂的含量, 但对质量稍大的C₁₅的影响较小; 此外, 50 fs脉冲激光烧蚀产生的连续谱的存在时间会随着激光能流的减小而增大, 这说明低能流更有利于在烧蚀后期产生碳簇. 脉宽主要影响喷射物连续谱的时间演化. 4 ps脉冲激光烧蚀产生的连续谱的整个时间演化过程明显慢于50 fs脉冲产生的连续谱.     

基于强激光辐照固体锡靶产生极紫外光源的实验研究

建立了一套利用高功率YAG激光器辐照固体锡靶产生高转换效率极紫外光 (extreme ultraviolet) 源的实验装置.利用建立的实验装置开展了极紫外光源的强度和转换效率与抽运激光强度关系的实验研究,发现极紫外光源的转换效率随抽运激光强度的变化具有饱和效应.实验发现：当抽运激光能量达到250mJ时,极紫外光源的转换效率最高,波长为13.5nm处0.27nm带宽范围内的极紫外光源的能量转换效率为1.6%,此时对应的激光强度为1.8×10¹¹W/cm². 关键词： 极紫外光 转换效率     

脉冲激光辐照液滴锡靶等离子体极紫外辐射的实验研究

采用波长13.5 nm的极紫外光作为曝光光源的极紫外光刻技术是最有潜力的下一代光刻技术之一, 它是半导体制造实现10 nm及以下节点的关键技术. 获得极紫外辐射的方法中, 激光等离子体光源凭借转换效率高、收集角度大、碎屑产量低等优点而被认为是最有前途的极紫外光源. 本文开展了脉冲TEA-CO₂激光和Nd:YAG激光辐照液滴锡靶产生极紫外辐射的实验, 对极紫外辐射的谱线结构以及辐射的时空分布特性进行了研究.实验发现: 与TEA-CO₂激光相比, 较高功率密度的Nd:YAG激光激发的极紫外辐射谱存在明显的蓝移; 并且激光等离子体光源可以认为是点状光源, 其极紫外辐射强度随空间角度变化近似满足Lambertian分布.     

Tb3+掺杂的氟氧碲酸盐玻璃发光性能

用高温熔融法制备了Tb³⁺掺杂的氟氧碲酸盐玻璃样品,测试了不同Tb³⁺和Gd³⁺浓度玻璃样品的密度、透过光谱、以及380 nm紫外光和X射线激发的发光光谱.着重研究了玻璃中不同Tb³⁺和Gd³⁺离子含量对玻璃性能的影响规律及机理.结果表明:氟氧碲酸盐玻璃具有较大的密度,ρ大于5 g/cm³;增加Tb³⁺离子的浓度,可以有效提高样品的闪烁发光 关键词： 铽离子 氟氧碲酸盐玻璃 闪烁玻璃 发光性能     

铀元素的激光诱导击穿光谱测量分析

为促进LIBS技术在微量重金属元素检测以及核污染检测领域的应用,提高检测灵敏度和准确性,采用了激光双脉冲LIBS技术和光电双脉冲LIBS技术,分别对土壤和二氧化硅中的铀元素进行分析。首先,对激光脉冲能量、电压和采集延时等参数进行优化,提高铀元素特征谱线的强度和信噪比;然后在优化实验参数条件下,对含不同浓度铀元素的土壤样品和二氧化硅样品进行激发;选取UII 367.01 nm、 UII 454.36 nm两条铀元素的特征谱线作为分析线,通过铀元素浓度与特征谱线强度的线性关系,建立定标曲线。双脉冲激光激发条件为：激光脉冲1作为预脉冲,主要参数为1 064 nm, 90 mJ, 9.2 ns,激光脉冲2作为再加热脉冲,主要参数为355 nm, 50 mJ, 8 ns,两个脉冲的时间间隔800 ns,光谱采集相对第二个脉冲延时1μs,得到铀元素在土壤和二氧化硅两种样品中的浓度检测下限分别为572和110 mg·kg^-1,拟合优度值R²分别为0.958和0.999。在光电双脉冲激发条件下,激光脉冲作为预脉冲,主要参数为355 nm, 50 mJ, 8 ...     

Pr3+、Tb3+共掺的NaGdF4和GdB3O6的VUV荧光性质

分别制备了单掺和双掺Pr³⁺和Tb³⁺的NaGdF₄和GdB₃O₆等材料,研究了其真空紫外荧光性质。发现在VUV光的激发下,Gd³⁺离子在Pr³⁺和Tb³⁺的能量传递过程中起着重要的作用。Gd³⁺离子不存在时,Pr³⁺和Tb³⁺之间没有明显的能量传递过程。当体系中加入Gd³⁺离子后,Pr³⁺将大部分能量传递给中间体Gd³⁺,Gd³⁺再将能量传递给Tb³⁺,实现了将Pr³⁺的近紫外光转化为Tb³⁺的绿色光的转换过程。     

中子探测晶体Li6Gd(BO3)3:Ce的光谱特性研究

文章用提拉法生长出Li₆Gd(BO₃)₃:Ce晶体,并对其光谱性能与发光过程进行了探索. 借助于真空紫外-紫外透过光谱测试,发现晶体的透过光谱中存在Ce³⁺离子和Gd³⁺的特征吸收峰,同时还存在与Ce⁴⁺离子相关的电荷迁移带. 对晶体的真空紫外-紫外激发发射光谱进行研究发现,在晶体存在着Ce³⁺离子的5d→4f辐射跃迁发光与Gd³⁺离子的4f→4f辐射跃迁发光,而且存在着Gd³⁺→Ce³⁺之间的能量传递. 对Li₆Gd(BO₃)₃:Ce晶体的X射线与γ射线激发发射光谱研究可知,晶体在高能射线激发下的闪烁光主要是Ce³⁺离子的发光. 关键词： 6Gd(BO₃)₃:Ce晶体')" href="#">Li₆Gd(BO₃)₃:Ce晶体 真空紫外-紫外透过光谱 真空紫外-紫外激发发射光谱 能量传递     

战术激光武器的威胁及其技术剖析

概述国外激光战术武器的发展现状，并对其在现代战争中造成的威胁以及激光战术武器的关键技术进行了评述。     

"解剖"激光告警

介绍了激光告警的作用,分析了激光告警器的原理、性能要求和分类,然后分别阐述了典型的光谱识别型、相干识别型和散射探测型激光告警器,并对不同类型的激光告警器进行了比较评价.     

二极管双侧抽运横流连续液体激光系统性能模拟

为解决无机液体激光系统的热效应问题,采用激光二极管双侧抽运横向流动的Nd3 :POCl3:ZrCl4溶液以很好地减小热效应,实现液体激光系统高功率高光束质量输出。建立了液体激光理论模型,分析了工作参量对系统能量转换效率与介质热效应的影响;模拟了系统在不同吸收系数和不同流速下的能量转换效率,远场光斑分布以及激光束亮度分布。模拟结果表明:采用二极管作为抽运源可以获得很高的能量转换效率,而且光束质量较好;在给定抽运体积和抽运强度为800 W/cm2时,介质的吸收系数位于2.5~3.0 cm-1,流速约为25 m/s时,输出功率与光束质量实现最佳匹配,激光束亮度最高,系统性能达到最佳。     

流动激光非稳定振荡器,放大器基本特性比较分析

根据流动激光腔中流动的非平衡混合气体各能态布居数和强辐射相互作用达到稳定振荡的过程和相应的三维分布状态的数值模拟计算结果,发展了相应的振荡器和放大器基本特性的简化计算公式.其计算结果与多种器件、多种腔体的实测结果相符.具体比较分析了流动激光振荡器与放大器的基本特性,得到一些基本原则,为相应器件的优化设计提供理论依据.     

战场激光防护技术

分析了战场激光威胁。从激光防护的原理和技术途径出发，论述了激光防护的方法。介绍了几种典型的激光防护装置，并对激光防护技术的发展提出了几点看法。     

Design and performance of a transverse discharge, UV-preionized mercury-bromide laser

The design, construction, and operating characteristics of a pulsed, transverse discharge-pumped HgBr laser, capable of operation at pulse repetition frequencies as high as 100 Hz, are presented. Having an active length of 53 cm, this laser system is preionized by two sets of spark arrays and average single pulse energies of 55 mJ are produced from Ne/N₂/HgBr₂ (natural abundance) vapor mixtures, with an output coupling of 50% and 17 J of energy stored in the pulse forming network. Based on measurements of the laser pulse energy for several values of cavity output coupling, the small signal gain coefficient and saturation intensity for the laser were determined to be 4.7% cm^–1 and 260 kW cm^–2, respectively. The single pass gain-to-loss ratio is 12.4.     

激光技术的40年

介绍第一台激光器的诞生,综述激光技术４０年来的应用情况及其影响以及激光及激光技术在中国的发展简况。     

激光防护技术的发展现状

为了对抗日趋严重的激光致盲威胁 ,世界各国加速发展激光防护技术 ,并已取得了相当大的进展。本文综述激光防护技术的发展现状     

Direct Generation of Tunable UV Picosecond Laser Pulses Using Spectrotemporal Selection

ＤｉｒｅｃｔＧｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆＴｕｎａｂｌｅＵＶＰｉｃｏｓｅｃｏｎｄＬａｓｅｒＰｕｌｓｅｓＵｓｉｎｇＳｐｅｃｔｒｏｔｅｍｐｏｒａｌＳｅｌｅｃｔｉｏｎＮｇｕｙｅｎＤａｉＨｕｎｇ１）ＹｕｓａｂｕｒｏＳｅｇａｗａ（ＰｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃＲｅｓｅａ...     

激光调制和激光通信原理的演示

给出了一种演示激光调制和激光通信原理的电路设计。