Whoscored中文官网 | 编译自 Laser Focus World
研究人员在极紫外（EUV）领域创造了第一个透射光学技术，以提供干净的焦点和图像，使人们能够探索在基本物理过程中发挥作用的阿托秒物理学。
格拉茨理工大学的团队（从左到右）：Martin Schultze，Maryna Meretska（Capasso小组），Marcus Ossiander和Hana Hampel。
来自哈佛大学（美国）和格拉茨理工大学（奥地利）的一个研究小组最近创造了第一个聚焦极紫外光（EUV）光束的超构透镜。这一壮举为探索阿托秒级的微电子和基本物理过程打开了大门。
Marcus Ossiander是哈佛大学Federico Capasso小组的博士后研究员，现在格拉茨理工大学工作，他是阿托秒物理学的博士，这需要EUV创造最短的光脉冲来观察物理过程的演变，如光电效应。他和同事们为严重缺乏用于阿托秒物理学的光学设备而苦苦挣扎，因为这扰乱了项目，或者使其完全不可能。
Ossiander说："在我学会了如何设计超构透镜之后，我有一个梦想，超构透镜可能会解决我们在阿托秒物理学中的问题，事实证明，它可以"。他现在正转回阿托秒物理学，以利用这些新工具。
建立一个EUV超构透镜
这项工作背后的基本设计可以一直追溯到惠更斯原理：将膜内的每个孔视为一个微小的光发射器。"我们设计这些发射器的相位，使光在我们想要达到的焦距（10毫米）上建设性地干涉一个点"，Ossiander解释说。"而且我们可以逐孔创建我们需要制造的超构透镜，然后使用电子束光刻技术来实现该设计。"
图1. 新的极紫外（EUV）超构透镜的扫描电子显微照片。
该团队正在使用由哈佛大学的Capasso小组开发的超构光学技术来构建他们的超构透镜。整个透镜由一个大约200纳米的薄膜组成，上面蚀刻着数以亿计的小孔：大约每微米10个孔（见图1）。这些孔的直径从20到80纳米不等，其直径从膜的中心向外变化和减少。根据孔的大小，入射的光辐射被延迟并塌陷成一个微小的焦点（见图2）。
图2. 艺术家对EUV金属网聚焦光线的解释。
功能验证是在格拉茨理工大学实验物理研究所与Martin Schultze小组一起完成的，该小组专门研究超短紫外光的闪耀。在这个项目中，他们创造了一个光源，以产生与超构光学的波长相匹配的辐射。
真空引导的EUV光
该小组一路上经历了几个 "啊哈！"的时刻，其中一个是 "意识到我们可以利用膜上的孔（真空）来引导波长为~50纳米的EUV光，就像人们几十年来在硅纤维内引导可见光一样"，Ossiander说。"而将最终确定的透镜进行测试并首次看到它对光的聚焦是非常有意义的，也是我们为之努力工作之后的一种解脱。"
该小组的最大挑战之一是开发纳米加工配方。Ossiander说："这很困难，花了好几年时间，因为与'正常'超构透镜相比，我们必须将透镜中的特征缩小5倍。哈佛大学Capasso小组的博士后研究员Maryna Meretska为创造我们的设备付出了艰辛的努力。有了我们开发的配方，我们现在可以更快地制造新的光学器件。下一个挑战将是进一步提炼特性，为更短的波长制造光学器件。"
值得注意的是，这是EUV体系中唯一的透射式光学技术，可以产生干净的焦点和图像。"到目前为止，具有大数值孔径的EUV光学器件要么是不可用的，要么是巨大的，所以它们要花费数十万美元"，Ossiander指出。"我们的技术使我们能够缩小这些光学器件，并使其更容易制造，这可能有助于将EUV显微镜带入实验室。"
逼近衍射极限
该团队现在正在探索他们能多接近衍射极限，以及是否有可能通过调整他们的设计来提高镜片的效率。
"这是第一个用于EUV的通用光学技术，所以现在我们可以开始制作像全息图一样的光学器件"，Ossiander说。"而且，由于这些透镜能够将短距离（飞秒到阿托秒）的光线爆发聚焦到微小的点上，这使得它们成为构建显微镜的理想选择，以更好地探索和理解下一代纳米光子学设备，如用于能量收集的集成光电子和等离子体设备。"
虽然这项工作可能看起来是基础研究，但今天EUV已经被用于制造智能手机和电脑的微芯片，该团队现在希望这项技术不仅有助于提高基础研究的极限，而且还能延伸到半导体制造领域。
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