讓雷射「自己變短」 推進半導體EUV檢測與超快科學 清華電機團隊世界首創利用「光絲」產生極紫外孤立埃秒脈衝

　　【記者楊環／新竹報導】國立清華大學電機工程學系副教授陳明彰研究團隊，在超快光學與極紫外光（EUV）領域取得重要突破，世界首創利用「光絲化」（filamentation）機制，直接產生高品質孤立埃秒脈衝（Isolated Attosecond Pulse, IAP），為桌上型超快極紫外光光源開啟全新方向。

 

　　研究團隊指出，埃秒（attosecond）是十億分之一的十億分之一秒，這種極短光脈衝如同觀察電子運動的「超高速閃光燈」，可協助科學家研究原子、材料與半導體中的超快電子動態。傳統上，要產生高品質的孤立埃秒脈衝，需要非常複雜的光學系統與精密調整，清華團隊此次發現，當高強度雷射進入氣體後，會形成一條細長且穩定的「光絲（filament）」，在這段傳播過程中，光脈衝會自然被壓縮、空間模式也同步被淨化（self-cleaning）。

 

　　團隊利用這個現象，成功將原本約4.7飛秒（fs）的雷射脈衝自然壓縮至約3.5飛秒，並進一步產生高對比、高穩定度的孤立埃秒脈衝。成果提供更簡潔、更穩定的技術路徑，讓產生 IAP 與 EUV supercontinuum 不再需要高度複雜的系統調校。

 

　　研究也首次證明，主流高功率Yb（ytterbium）雷射系統，搭配 filamentation 機制後，可以直接產生高品質孤立埃秒脈衝，朝向「turn-key（即開即用）」的桌上型埃秒光源邁進。這代表未來高穩定、高重複率、低維護需求的桌上型埃秒EUV光源，將逐步從大型實驗室走向更廣泛的學術與產業應用。

 

　　該成果亦獲國際學界關注。《Nature Communications》特別邀請美國俄亥俄州立大學研究人員Omair Ghafur撰寫Comment專文，評論中更指出，這種方法有望降低埃秒光源技術門檻，推進桌上型超快EUV光源的普及與實際應用。

 

參考連結：https://dee.site.nthu.edu.tw/p/406-1175-308100,r2471.php?Lang=zh-tw

 

圖說：清華大學陳明彰教授研究團隊致力於超快雷射、極紫外光（EUV）與埃秒科學研究（左起）簡佑恩、蔡明憲、蔡嘉倫、梁安媛與陳明彰。