近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室張軍勇副研究員聯(lián)合哈爾濱工業(yè)大學(xué)趙永蓬教授課題組和上海理工大學(xué)詹其文教授課題組，首次完成EUV和軟x射線的結(jié)構(gòu)渦旋光調(diào)控與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為極紫外和軟x射線波段的結(jié)構(gòu)光刻、結(jié)構(gòu)分束調(diào)控，和短波超分辨成像開(kāi)辟了可行的技術(shù)途徑。相關(guān)成果以“Producing focused extreme ultraviolet vortex with Fermat-spiral photon sieves”為題，發(fā)表于PhotoniX。

菲涅耳波帶片1818年被提出，并于二十世紀(jì)六十年代成功應(yīng)用于x射線聚焦。直到2001年光子篩的出現(xiàn)，為短波的高性能聚焦提供了不同于波帶片的器件選擇。渦旋光因攜帶軌道角動(dòng)量，其螺旋形相位波前致使中心具有相位奇點(diǎn)從而產(chǎn)生中空光束，這在粒子操控、光通信、量子信息處理、高分辨顯微成像等領(lǐng)域具有重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。

同古希臘梯子光子篩的分束機(jī)理類(lèi)似，原理上各類(lèi)螺旋線均能產(chǎn)生相似的渦旋光場(chǎng)，如阿基米德螺旋、斐波那契螺旋、費(fèi)馬螺旋、等角螺旋等?；谶@一指導(dǎo)思想，科研人員設(shè)計(jì)了用于EUV結(jié)構(gòu)渦旋聚焦的異形費(fèi)馬螺旋光子篩。在氣體放電等離子體極紫外46.9nm激光實(shí)驗(yàn)中成功獲得寬度467nm的結(jié)構(gòu)渦旋聚焦光斑（理論值為428nm），并借助相干衍射成像復(fù)原出了結(jié)構(gòu)渦旋光的螺旋相位。自支撐的異形光子篩因?yàn)樘烊坏溺U空結(jié)構(gòu)，特別適用于EUV和軟X射線的相干光聚焦與分束調(diào)控，這為更先進(jìn)的從極紫外到X射線結(jié)構(gòu)光刻、波前傳感與超分辨成像提供了新的發(fā)展契機(jī)。

相關(guān)工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市青年科技英才揚(yáng)帆計(jì)劃和中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)A類(lèi)項(xiàng)目的支持。

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圖1?EUV結(jié)構(gòu)渦旋聚焦實(shí)驗(yàn)，(a-c)焦前到焦后的衍射場(chǎng)，(d)掃描位置的相關(guān)曲線，(e-g)焦斑光強(qiáng)，(f)焦斑中心相位