近期，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光物理聯合實驗室張軍勇副研究員團隊聯合哈爾濱工業大學趙永蓬教授課題組首次完成EUV和軟x射線分束器的設計與實驗驗證，該研究有望解決極紫外和x射線波段的衍射成像和干涉傳感的分束器受限問題。相關成果以“Azimuthally extreme?ultraviolet focal splitter by modified spiral photon sieves”為題，發表于APL Photonics。
 

　　菲涅耳波帶片概念由菲涅耳于1818年提出，并在二十世紀六十年代成功應用于x射線聚焦。2001年，聚焦性能優于波帶片的光子篩出現，短波的高性能聚焦有了除波帶片外新的器件選擇。但傳統的波帶片和光子篩受限于單焦特性，無法滿足短波衍射成像和干涉傳感的技術需求，隨著高相干短波光源技術的突破，對EUV和x射線的分束器件的需求愈發迫切。
 

　　為了解決EUV和x射線分束問題，聯合團隊在前期費馬螺旋光子篩的研究基礎上，利用優化算法設計出了改進型螺旋光子篩，實現了EUV波段的角向分束功能。實驗中利用46.9nm激光照射光子篩，用光刻膠記錄聚焦光場，原子力顯微鏡讀取數據，成功獲得多組百納米聚焦的角向分束光斑，實驗結果和理論預測符合。EUV和x射線分束器的出現為短波的陣列光刻、“水窗”波段的活體生物細胞成像、激光等離子體的干涉診斷、x射線顯微鏡和分束相干衍射成像等拓展了新的發展空間。
 

　　相關工作得到國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項A類等項目的支持。
 

圖1 EUV分束器的螺旋光子篩初始結構
 

圖2 EUV分束器的聚焦實驗結果，左：理論值，中：實驗值，右：水平分布