近日，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室張軍勇副研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合哈爾濱工業(yè)大學(xué)趙永蓬教授課題組首次完成EUV和軟x射線分束器的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該研究有望解決極紫外和x射線波段的衍射成像和干涉?zhèn)鞲械姆质�器受限問題。相關(guān)成果以“Azimuthally extreme‑ultraviolet focal splitter by modified spiral photon sieves”為題，發(fā)表于APL Photonics。

菲涅耳波帶片概念由菲涅耳于1818年提出，并在二十世紀(jì)六十年代成功應(yīng)用于x射線聚焦。2001年，聚焦性能優(yōu)于波帶片的光子篩出現(xiàn)，短波的高性能聚焦有了除波帶片外新的器件選擇。但傳統(tǒng)的波帶片和光子篩受限于單焦特性，無法滿足短波衍射成像和干涉?zhèn)鞲械募夹g(shù)需求，隨著高相干短波光源技術(shù)的突破，對(duì)EUV和x射線的分束器件的需求愈發(fā)迫切。

為了解決EUV和x射線分束問題，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在前期費(fèi)馬螺旋光子篩的研究基礎(chǔ)上，利用優(yōu)化算法設(shè)計(jì)出了改進(jìn)型螺旋光子篩，實(shí)現(xiàn)了EUV波段的角向分束功能。實(shí)驗(yàn)中利用46.9nm激光照射光子篩，用光刻膠記錄聚焦光場(chǎng)，原子力顯微鏡讀取數(shù)據(jù)，成功獲得多組百納米聚焦的角向分束光斑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論預(yù)測(cè)符合。EUV和x射線分束器的出現(xiàn)為短波的陣列光刻、“水窗”波段的活體生物細(xì)胞成像、激光等離子體的干涉診斷、x射線顯微鏡和分束相干衍射成像等拓展了新的發(fā)展空間。

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圖1.EUV分束器的螺旋光子篩初始結(jié)構(gòu)

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圖2.EUV分束器的聚焦實(shí)驗(yàn)結(jié)果，左：理論值，中：實(shí)驗(yàn)值，右：水平分布

相關(guān)工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)A類等項(xiàng)目的支持。

相關(guān)鏈接：https://doi.org/10.1063/5.0171697