Nedavno su Weina Han, akademik Jiang Lan i kolege s Pekinškog instituta za tehnologiju objavili rad u časopisu Advanced Materials predlažući fazno moduliranu femtosekundnu lasersku tehnologiju ne{1}}difrakcijske zrake litografije.
Superponiranjem faze aksijalne prizme s fazom blazirane rešetke, femtosekundni laser se preoblikuje u kvazi-Besselov ne-difrakcijski snop s dubinom polja koja premašuje onu usko fokusiranih Gaussovih snopova za više od deset puta. To smanjuje potrebu za ponovnim fokusiranjem tijekom obrade i potiskuje pomicanje žarišta. Dinamička kontrola otklona zrake postiže preciznost do 7 nanometara. Naknadna kemijska obrada metapovršine voksela, koju čine područja-fazne promjene, omogućuje-litografiju bez maske.
Ova je tehnologija korištena za izradu podesive Ge₂Sb₂Te₅ metapovršine sa strukturnim značajkama do 9 nanometara. Nadalje je omogućio izradu i kontrolu višenamjenskih programabilnih fotonskih logičkih uređaja, demonstrirajući visoko-mogućnosti obrade preciznosti. Ovaj pristup uspostavlja novu paradigmu za izradu i kontrolu aktivnih metapovršina, unapređujući razvoj fotonskih uređaja sljedeće-generacije.
Femtosekundna laserska ne{0}}difrakcijska-litografija putem fazne modulacije za izradu dielektričnih metapovršina
Fazno-modulirana femtosekundna laserska ne{1}}difrakcijska-litografija snopa za izradu dielektričnih metapovršina
Slika 1. Fazno{1}}modulirana ne{2}}difrakcijska-litografija snopa (PNDL) za izradu dielektričnih metapovršina.
Slika 2 Stabilnost generiranja kvazi-Besselove ne-difrakcijske zrake.
Slika 3: Studija preciznosti izrade metode fazno-modulirane ne-difrakcijske-grepe (PNDL).
Slika 4: Litografija metapovršina Ge₂Sb₂Te₅ (GST) metodom fazno-modulirane ne-difrakcijske- zrake (PNDL).
Slika 5: Metasurface uređaj s dvostrukom-pravokutnom GST superrešetkom konfiguracijom.
Eksperiment je usredotočen na materijal s faznom{0}}promjenom Ge₂Sb₂Te₅ (GST), koristeći njegov reverzibilni fazni prijelaz između amorfnog i kristalnog stanja. Korištenjem femtosekundne laserske tehnologije modulacije faze postiže se priprema i kontrola metapovršinskih struktura. Superponiranjem faze aksijalne prizme i faze difrakcijske rešetke putem modulatora prostorne svjetlosti, femtosekundni laser (515 nm) oblikovan je u kvazi-Besselov ne-difrakcijski snop. Fokusirana kroz objektiv s visokom numeričkom aperturom, ova zraka izaziva lokaliziranu kristalizaciju na površini tankog filma GST. Naknadno, selektivno mokro jetkanje (TMAH otopina) uklanja ne-kristalizirana područja uz očuvanje kristaliziranih struktura, tvoreći metapovršinske jedinice. Kontroliranjem parametara kao što su laserska energija i razmak piksela, postignuto je visoko{10}}precizno oblikovanje sa širinom strukturnih linija od samo 270 nm i prazninama od samo 9 nm. Dvostruka-pravokutna GST superrešetka pokazala je višestruke funkcije logičkih vrata nakon polarizacijskog-pobuđenog svjetla.
