德國（guó）赫姆霍茲中心（HZB）、德國聯邦物理技術研究院（PTB）和中國清華大學的（de）加速器專家團隊共同合作，使用激光操（cāo）縱PTB計（jì）量光源中的電子（zǐ）束，產（chǎn）生（shēng）具有激光特征的高強度光脈衝。通（tōng）過這一（yī）方法，同步加（jiā）速器輻射源（yuán）將有可能填補可（kě）用光源庫中的空白，解決光刻機研發中最（zuì）核心的難題。該（gāi）研究成果於近期發表在Nature雜誌上。

圖：實（shí）驗設置是通過波蕩器中的激光調節存儲電子束，在存儲環中（zhōng）形成（chéng）微聚束，並產生相幹輻（fú）射（shè）。 （圖片來源：清華大（dà）學）

目前全球最先進的研究光源都是基於粒（lì）子加速器（qì）。在加速器中，電子被加速到接近光（guāng）速（sù），並發出具有特殊特征的光脈衝。在基於存儲環的（de）同步輻射源中，電子束在存（cún）儲（chǔ）環中（zhōng）行進數十億轉，產生快速連（lián）續明亮的光脈衝（chōng）。同時，自由電子激（jī）光（FEL）中的電子束（shù）被線性加速，發出類似激光的單次超亮閃光。近年（nián）來，存儲環光（guāng）源和FEL光源技（jì）術促進了生物和醫學領（lǐng）域的深刻見解以及材料研（yán）究、技術研發和量子物理學等領域的快速發展。

該項研（yán）究起源於十年前由美國斯坦福大學著名加速器理論家（jiā） Alexander Chao和他的團隊提出的“穩態微聚束”（SSMB）原理。現在，來自PTB、HZB和（hé）清華大（dà）學的中德合作團隊已經證明能夠在同步輻射源中產生一種（zhǒng）結合兩個係統（tǒng）優點的新脈衝模式。微（wēi）聚束會在激（jī）光波長及其高次諧波上輻射出高強度的窄帶寬（kuān）相幹光，通過探（tàn）測該輻射可驗證微聚束的（de）形成，由此（cǐ）證明了電子的光學相（xiàng）位能以短於激光波長的精度逐圈關聯起來（lái），使得微聚束可（kě）被“穩態”地保持。

SSMB光（guāng）源的潛（qián）在應（yīng）用之一是作為未來極紫（zǐ）外（wài）（EUV）光刻機的光源（yuán），光刻是集成電路芯片製造中複雜和關鍵（jiàn）的工藝（yì）步驟，光刻機是芯片產業鏈中必不可少的精密設備。SSMB光源將同步加速器光的優點與FEL脈衝的優點（diǎn）結合在一起，可以產生（shēng）具有（yǒu）聚焦、窄（zhǎi）帶等新特性的強脈衝輻射。基於SSMB的EUV光源有（yǒu）望實現大的平均功率，並具備向更短波長擴展的潛力（lì），為大功率EUV光源的突破提供全新的（de）解決思路。

（譯：車薇娜（nà） / 圖：PTB、清華大學）

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詞匯表：

synchrotron light source 同（tóng）步加速（sù）器光源（yuán）

Metrology Light Source（MLS） 計量光源

particle accelerator 粒子加速器

electron bunch 電子束（shù）

free-electron lasers (FELs)  自（zì）由電子激（jī）光

coherent radiation 相幹輻射

Steady-State Microbunching (SSMB) 穩態微聚束

EUV lithography 極紫外（wài）光刻