Recentemente, a equipe de Zhang Junyong no Laboratório Conjunto de Física de Laser de Alta Potência, Instituto de Óptica e Máquinas de Precisão de Xangai (SIPM), Academia Chinesa de Ciências (CAS), juntamente com o grupo do Prof. fez o primeiro progresso no controle e modelagem de matriz de campos ópticos focados em EUV e raios X suaves, o que resolveu o problema de limitação de componentes para imagens difrativas e detecção interferométrica nas faixas extremas de comprimento de onda ultravioleta (UV) e raios X. Os resultados foram publicados como "Foco em formato de luz livre em radiação ultravioleta extrema com peneiras de fótons autoevolutivas" na Scientific Reports.
Desde a descoberta dos raios X por Roentgen, fontes de luz de ondas curtas de alta coerência e elementos de foco de ondas curtas de alto desempenho têm sido os dois gargalos que limitam o desenvolvimento da ciência dos raios X. A radiação síncrotron e os lasers de elétrons livres, por exemplo, concentram-se nas bandas moles e duras dos raios X, enquanto os lasers de plasma de descarga cobrem o ultravioleta extremo e parte da banda mole dos raios X. À medida que o problema das fontes de luz de ondas curtas de alta coerência é aliviado, há uma necessidade mais urgente de dispositivos de modulação de foco para EUV e raios X. Enquanto os materiais mostram forte absorção nas bandas EUV e de raios X suaves e forte penetração na banda de raios X duros, as folhas de banda de frequência Fresnel são os únicos elementos de foco de transmissão disponíveis atualmente. O Instituto de Máquinas Ópticas de Xangai (SIOM) é a primeira unidade na China a se envolver no projeto e aplicação de dispositivos de raios X, especialmente com base na tradicional folha de fita e na peneira de fótons, o SIOM foi o primeiro a propor e desenvolver uma variedade de peneiras de fótons multifocais com diferentes funções ópticas, como a peneira de fótons em escada grega e a peneira de fótons helicoidal Fermat, etc., que são capazes de atender às necessidades técnicas de imagens de difração de ondas curtas e detecção de interferência.
Em comparação com fatias de banda de onda com um número limitado de anéis, milhões e bilhões de pequenas aberturas fornecem liberdade de design quase ilimitada para o surgimento de peneiras de fótons funcionais, e a equipe conjunta usou algoritmos de otimização para projetar uma peneira de fótons autoevolutiva, que alcança óptica focada modulação e modelagem de matriz de campo na banda EUV. No experimento, otimizamos o laser de 46,9 nm do laser de plasma de descarga 69,8 nm, 46,9 nm e 13,5 nm para irradiar a peneira de fótons, registramos o campo de luz focado com fotorresistente e lemos os dados do microscópio de força atômica e obtivemos com sucesso vários conjuntos de pontos estruturados com focagem de 100 nm, e os resultados estão em conformidade com a focagem teoricamente calculada no limite de difração. A realização da modulação e modelagem de EUV e matrizes de raios X oferece a oportunidade para a litografia estruturada de ondas curtas. e segmentos de janela de água para imagens de células biológicas in vivo, diagnósticos interferométricos de plasma a laser, microscopia de raios X e imagens de difração coerente, etc. A realização de modulação e modelagem de matriz de raios X e EUV expande novo espaço de desenvolvimento.
Este trabalho foi apoiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, pelo Programa Yangfan para Jovens Cientistas de Xangai e pelo Projeto Piloto Estratégico Classe A da Academia Chinesa de Ciências.
Fig. 1 Focagem estrutural da luz ultravioleta extrema (EUV), (a) mapa AFM do ponto focal, (bc) intensidade da luz e fase do ponto focal simulado
Fig. 2 Ponto multicamadas para luz ultravioleta extrema
