Récemment, l'équipe de Zhang Junyong du Laboratoire commun de physique des lasers de haute puissance de l'Institut d'optique et de machines de précision de Shanghai (SIPM) de l'Académie chinoise des sciences (CAS), ainsi que le groupe du professeur Yongpong Zhao de l'Institut de technologie de Harbin (HIT), a réalisé les premiers progrès dans le contrôle et la mise en forme des réseaux optiques focalisés EUV et rayons X mous, ce qui a résolu le problème de limitation des composants pour l'imagerie diffractive et la détection interférométrique dans les bandes de longueurs d'onde de l'ultraviolet extrême (UV) et des rayons X. Les résultats ont été publiés sous le titre « Forme de lumière libre se concentrant sur un rayonnement ultraviolet extrême avec des tamis à photons auto-évolutifs » dans Scientific Reports.
Depuis la découverte des rayons X par Roentgen, les sources lumineuses à ondes courtes à haute cohérence et les éléments de focalisation à ondes courtes haute performance constituent les deux goulots d'étranglement limitant le développement de la science des rayons X. Le rayonnement synchrotron et les lasers à électrons libres, par exemple, se concentrent sur les bandes de rayons X mous et durs, tandis que les lasers à plasma à décharge couvrent l'ultraviolet extrême et une partie de la bande de rayons X mous. À mesure que le problème des sources lumineuses à ondes courtes à haute cohérence est atténué, il devient plus urgent de disposer de dispositifs de modulation de focalisation pour les EUV et les rayons X. Alors que les matériaux présentent une forte absorption dans les bandes EUV et des rayons X mous et une forte pénétration dans la bande des rayons X durs, les feuilles de bandes de fréquences de Fresnel sont les seuls éléments de focalisation de transmission disponibles à l'heure actuelle. L'Institut des machines optiques de Shanghai (SIOM) est la première unité en Chine à s'engager dans la conception et l'application d'appareils à rayons X, notamment sur la base de la feuille de ruban traditionnelle et du tamis à photons. Le SIOM a été le premier à proposer et à développer une variété de tamis à photons multifocaux avec différentes fonctions optiques, tels que le tamis à photons en échelle grecque et le tamis à photons en hélice de Fermat, etc., qui sont capables de répondre aux besoins techniques de l'imagerie par diffraction à ondes courtes et de la détection des interférences.
Comparés aux tranches de bande d'ondes comportant un nombre limité d'anneaux, des millions et des milliards de petites ouvertures offrent une liberté de conception presque illimitée pour l'émergence de tamis à photons fonctionnels, et l'équipe commune a utilisé des algorithmes d'optimisation pour concevoir un tamis à photons à évolution automatique, qui permet d'obtenir une optique focalisée. modulation et mise en forme de réseau de champs dans la bande EUV. Dans l'expérience, nous avons optimisé le laser 46,9 nm du laser à plasma à décharge 69,8 nm, 46,9 nm et 13,5 nm pour irradier le tamis à photons, enregistré le champ lumineux focalisé avec une résine photosensible et lu les données du microscope à force atomique, et obtenu avec succès plusieurs ensembles de spots structurés avec une focalisation de 100 nm, et les résultats sont conformes à la focalisation théoriquement calculée dans la limite de diffraction. La réalisation de la modulation et de la mise en forme de réseaux EUV et de rayons X offre la possibilité de lithographie structurée d'ondes courtes. et des segments de fenêtre d'eau pour l'imagerie cellulaire biologique in vivo, le diagnostic interférométrique du plasma laser, la microscopie à rayons X et l'imagerie par diffraction cohérente, etc. La réalisation de la modulation et de la mise en forme des réseaux EUV et de rayons X élargit un nouvel espace de développement.
Ce travail a été soutenu par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, le programme Yangfan des jeunes scientifiques de Shanghai et le projet pilote stratégique de classe A de l'Académie chinoise des sciences.
Fig. 1 Focalisation structurelle de la lumière ultraviolette extrême (EUV), (a) carte AFM du point focal, (bc) intensité lumineuse et phase du point focal simulé
Fig. 2 Spot en réseau multicouche pour la lumière ultraviolette extrême
