在现代科技的前沿，科学家们不断探索着如何提高光学元件对高能激光的耐受性。最近，中国科学院上海光机所的研究团队在这一领域取得了重要进展，特别是在研究Mo/Si多层膜于13.5纳米(nm)波长自由电子激光条件下的损伤行为方面。这项研究成果不仅深化了我们对超短脉冲激光与物质相互作用的理解，也为未来光学元件的设计提供了宝贵的指导。
背景介绍
Mo/Si多层膜反射镜是操控13.5 nm激光的关键组件，在自由电子激光、太阳观测以及半导体制造等领域扮演着不可或缺的角色。随着激光光源强度的不断提升，这些光学元件的抗激光损伤能力成为了一个亟待解决的问题。为了探究这个问题，赵元安研究员带领的团队与中国科学院张江实验室及武汉理工大学合作，利用上海软X射线自由电子激光装置进行了深入研究。
研究方法与发现
研究人员在上海软X射线自由电子激光装置上建立了专门的13.5 nm飞秒脉冲激光损伤试验站，用以模拟极端条件下Mo/Si多层膜的反应。实验中使用的激光参数为13.5 nm波长和300飞秒(fs)脉冲宽度。不同于以往报道的由于层间扩散导致的压实损伤，此次研究发现的典型损伤表现为圆形气泡形态，并且其横向尺寸远小于靶面聚集光斑。
进一步分析显示，气泡起源于基底与多层膜界面，而Si基底表面存在的一层极薄氧化层是造成这种特殊损伤形式的主要原因。通过Monte-Carlo模拟，研究团队解析了多层膜内的吸收分布特征，明确了局部氧化在损伤形成过程中的关键角色。
科普时间：什么是Mo/Si多层膜？
Mo/Si多层膜是一种由钼(Mo)和硅(Si)交替沉积而成的薄膜结构，主要用于反射特定波长的X射线或紫外线。这种材料的选择基于其高反射率和稳定性，尤其是在极紫外(EUV)区域。然而，当暴露于高强度的EUV激光下时，这些多层膜可能会遭受不同程度的损伤，影响其性能和寿命。
结论与展望
本项研究的结果对于提升Mo/Si多层膜的抗激光损伤能力具有重要意义。它不仅揭示了新的损伤机制，还为未来的光学元件设计提供了理论依据和技术支持。随着技术的进步，我们可以期待更高效、更耐用的光学元件出现，从而推动相关领域的进一步发展。
这项由上海光机所领导的合作研究，展示了科学研究在应对实际挑战方面的强大潜力。通过对基础物理现象的深入理解，科学家们正一步步打开通往新技术的大门，为我们带来更加光明的未来。
