Para ilmuwan baru-baru ini mengembangkan sebuah terobosan teknologi laser yang berpotensi mengubah industri semikonduktor dan perangkat kuantum. Laser padat baru ini mampu menghasilkan cahaya dengan panjang gelombang 193 nanometer (nm), sekaligus menciptakan berkas vorteks dengan momentum sudut orbital yang merupakan pencapaian pertama yang bisa mentransformasi teknologi kuantum dan manufaktur.
Laser ultraviolet dalam (DUV) memainkan peran krusial dalam berbagai bidang, termasuk manufaktur semikonduktor, spektroskopi resolusi tinggi, pemrosesan material presisi, dan teknologi kuantum. Dibandingkan laser excimer atau gas discharge tradisional, laser DUV menawarkan koherensi lebih baik dan konsumsi daya lebih rendah, memungkinkan pembuatan sistem yang lebih kecil dan efisien.
Dalam studi yang dipublikasikan di jurnal Advanced Photonics Nexus, tim peneliti dari Chinese Academy of Sciences mengumumkan pengembangan sistem laser padat kompak yang dapat menghasilkan cahaya koheren pada panjang gelombang 193 nm. Panjang gelombang spesifik ini merupakan alat kunci dalam fotolitografi, proses yang digunakan untuk mengetsa pola detail pada wafer silikon untuk membangun perangkat elektronik modern.
Sistem laser baru ini beroperasi pada laju pengulangan 6 kHz dan menggunakan amplifier kristal Yb:YAG khusus untuk menghasilkan laser dasar 1030 nm. Laser ini kemudian dibagi menjadi dua jalur, satu dikonversi melalui generasi harmonik keempat menjadi berkas 258 nm dengan daya keluaran 1,2 watt sedangkan yang lain digunakan untuk menggerakkan amplifier parametrik optik guna menghasilkan berkas 1553 nm dengan daya 700 miliwatt. Kedua berkas ini selanjutnya digabungkan menggunakan kristal lithium triborate (LBO) berjenjang untuk menghasilkan cahaya 193 nm yang ditargetkan, dengan keluaran rata-rata 70 miliwatt dan lebar garis sempit di bawah 880 MHz.
Inovasi penting lainnya adalah penggunaan pelat fase spiral pada berkas 1553 nm sebelum pencampuran frekuensi, menghasilkan berkas vorteks yang membawa momentum sudut orbital. Ini menandai pertama kalinya berkas vorteks 193 nm dihasilkan dari laser padat. Berkas semacam ini menjanjikan potensi untuk memicu laser excimer ArF hibrida dan bisa memiliki aplikasi signifikan dalam pemrosesan wafer, inspeksi cacat, komunikasi kuantum, dan mikromanipulasi optik.
Sistem laser inovatif ini tidak hanya meningkatkan efisiensi dan presisi litografi semikonduktor, tetapi juga membuka jalan baru untuk teknik manufaktur canggih. Kemampuan menghasilkan berkas vorteks 193 nm berpotensi mendorong terobosan lebih lanjut di bidang ini, yang pada akhirnya bisa merevolusi cara produksi perangkat elektronik.
Dengan perkembangan ini, industri semikonduktor dan teknologi kuantum mungkin akan menyaksikan lompatan besar dalam kapabilitas dan efisiensi mereka. Saat para peneliti terus mengeksplorasi potensi penuh dari sistem laser baru ini, kita bisa mengharapkan inovasi lebih lanjut yang akan membentuk masa depan teknologi elektronik dan kuantum.
