China crea un láser DUV de 193 nm para chips para no depender de Europa o Japón en escáneres

China ha logrado algo que hasta hace poco parecía reservado para equipos enormes y complejos: generar luz ultravioleta profunda (DUV) a 193 nanómetros con un sistema láser compacto de estado sólido. No solo eso, sino que encima han conseguido que ese haz tenga forma de vórtice. ¿La clave para esta hazaña? Mezcla de frecuencias, un diseño bien pensado y cristales no lineales. Este invento no solo mejora procesos como la litografía de semiconductores, sino que también abre nuevas puertas para inspección óptica, tecnología cuántica y manipulación de materia a escala diminuta. Todo para que China, con este láser DUV a 193 nm no dependa de los escáneres de Europa o Japón, ni tampoco de su mantenimiento.

Los láseres que operan en el rango DUV llevan años siendo esenciales en el mundo de los chips, pero los excímeros tradicionales son grandes, muy grandes, gastan bastante energía y no son precisamente fáciles de integrar en sistemas más pequeños. Aquí es donde este nuevo desarrollo entra como un elefante en una cristalería (pero en el buen sentido): un láser de 193 nm que cabe en una mesa óptica y encima es estable, preciso y con un haz bien definido.

China crea un láser DUV a 193 nm de tipo "haz de vórtice" desde un láser de estado sólido, ¿cómo lo hacen?

Sencillo de explicar no es, pero vamos allá. El núcleo del este es un láser de 1.030 nm, creado a partir de un amplificador casero de Yb:YAG. Este se divide en dos caminos: uno va directo a convertirse en un láser de 258 nm mediante un proceso en cascada de armónicos, y el otro se usa para alimentar un amplificador óptico paramétrico (OPA), que “escupe” luz a 1.553 nm. Luego, ambos haces se combinan en cristales LBO para lograr el tan codiciado láser de 193 nm, con una potencia media de 70 milivatios y un ancho de línea súper estrecho (menos de 880 MHz).

“Esta es, hasta donde sabemos, la primera demostración de un haz de vórtice de 193 nm generado a partir de un láser de estado sólido.” dijeron los investigadores de la Academia de China de Ciencias.

Pero el giro de guion viene cuando introducen una placa de fase espiral en el haz de 1.553 nm, convirtiéndolo en un vórtice. No es solo una espiral bien creada: este tipo de haz transporta momento angular orbital (OAM), y es útil para muchas cosas, desde comunicaciones cuánticas hasta atrapar partículas microscópicas con luz.

Pequeño, eficiente, más barato y con potencial de mejora

¿Y por qué importa todo esto? Porque hasta ahora generar haces de vórtice en longitudes de onda tan cortas era un dolor de cabeza para la industria, incluida ASML o Tokyo Electron. Hacerlo con este nuevo método significa que China puede usar estos haces en procesos industriales, inspección de chips, y quizás en sistemas de comunicación donde cada fotón lleva más información codificada en su giro.

Según dicen los investigadores de la Academia de China de Ciencias este sistema evita muchas de las complicaciones de los amplificadores dopados con erbio, como la emisión espontánea o los líos con la modulación de autofase.

Además, como no depende de cristales exóticos como el KBBF (caros y difíciles de manejar) el montaje es más viable para escalar a nivel industrial.

Y esto es solo el comienzo. Aumentando la potencia del láser base o usando cristales con mejor rendimiento, se podría llevar la salida final hasta niveles de vatios. Vamos, que podríamos tener haces de vórtice UV potentes listos para trabajar en fábrica.

Sin duda, un paso enorme hacia la próxima generación de herramientas ópticas para el mundo nano y un paso más cerca de EUV por parte de China, que con este láser DUV de 193 nm va a conseguir la independencia tecnológica también en nodos maduros en breve.

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