It-teknoloġija tal-kitba diretta tal-lejżer Femtosecond hija tip ta 'teknoloġija tal-ipproċessar mikro-nano li tista' tiffoka raġġ tal-laser pulsat fuq il-wiċċ jew ġewwa ta 'materjal, u tikkawża bidla fil-proprjetajiet lokali tal-materjal permezz tal-interazzjoni mhux lineari tal-laser mal- materjal fir-reġjun fokali, li ntuża ħafna f'ħafna oqsma bħall-mikrofluwidi, il-fotonika mikro-nano, l-ottika integrata, eċċ. It-teknoloġija tradizzjonali tal-kitba diretta tal-laser femtosecond għandha l-problema ta 'assimetrija bejn ir-riżoluzzjoni tal-ipproċessar trasversali u r-riżoluzzjoni axjali, u r-riżoluzzjoni axjali hija ovvjament tawwalija, li tillimita l-applikazzjoni tal-laser femtosecond fl-ipproċessar tridimensjonali sa ċertu punt. F'dawn l-aħħar snin, sabiex tiġi bbilanċjata d-differenza bejn ir-riżoluzzjonijiet laterali u assjali tal-kitba diretta bil-lejżer femtosecond, ġew proposti diversi tekniki ta 'formazzjoni ta' raġġ, bħal teknika ta 'formazzjoni ta' qasma, teknika ta 'iffurmar ta' astigmatiżmu u teknika ta 'irradjazzjoni cross-beam. Madankollu, l-ebda waħda minn dawn it-tekniki ma tista 'tikseb ipproċessar isotropiku tridimensjonali bbażat fuq lenti oġġettiva waħda.
Tekniki ta 'fokus spazjotemporali kienu oriġinarjament żviluppati għal applikazzjonijiet ta' bijo-immaġini u ntużaw fil-qasam tal-mikromagni tal-laser femtosecond. It-teknoloġija tal-iffukar spazjotemporal tal-lejżer Femtosecond tipprovdi dimensjoni ġdida ta 'fokus temporali, li tippermettilha teċċella fit-titjib tar-riżoluzzjoni tal-fabbrikazzjoni assjali u telimina l-effetti ta' awto-fokus mhux lineari. Il-mekkaniżmu tat-teknoloġija tal-iffukar spazjotemporali huwa li: il-komponenti spettrali differenti tal-laser femtosecond huma mxerrda spazjalment permezz ta 'pari ta' ħakk, id-dawl imxerred spazjalment imbagħad jiġi ffokat permezz tal-lenti oġġettiva, il-komponenti spettrali differenti huma rikombinati fil-punt fokali, u l-wisa 'tal-polz jiġi rrestawrat għall-ordni tal-kobor tal-femtosecond.
Fil-preżent, ħafna mill-istudji eżistenti dwar il-mikromachining tridimensjonali b'fokus spatiotemporal tal-laser femtosecond huma bbażati fuq wisa 'ta' frekwenza wiesgħa, lejżers tal-gemstone tat-titanju ta 'frekwenza baxxa ta' ripetizzjoni, u l-frekwenza baxxa ta 'repetizzjoni tirrestrinġi l-veloċità tal-ipproċessar tal-lejżer, għalhekk l-applikazzjoni tat-teknoloġija tal-iffukar spatiotemporal għal sors tad-dawl tal-laser femtosecond ta 'frekwenza għolja li tirrepeti huwa rekwiżit inevitabbli biex jintlaħqu r-rekwiżiti ta' proċessar anisotropiku tridimensjonali ta 'effiċjenza għolja fl-istess ħin. Madankollu, il-bandwidth ta 'sorsi tal-laser femtosecond ta' frekwenza għolja hija ġeneralment dejqa, il-volum tad-dispersjoni spazjali jintroduċi numru kbir ta 'chirps ta' ħin negattivi, u l-laser innifsu ma jistax jipprovdi kumpens ta 'ħin suffiċjenti, li jirriżulta fil-wisa' tal-polz fil-punt fokali mhux li jista 'jiġi rrestawrat għall-ordni ta' kobor tal-femtosecond, li jirrestrinġi l-applikazzjoni tat-teknoloġija tal-iffukar spazjo-temporali għall-ipproċessar tal-lejżer ta 'frekwenza għolja. Għalhekk, l-ipproċessar isotropiku tridimensjonali bbażat fuq teknoloġija ta 'fokus spatiotemporal tal-laser femtosecond ta' frekwenza għolja jeħtieġ li jipprovdi kumpens ta 'ħin addizzjonali.
Punti ewlenin tar-Riċerka
It-tim tal-Prof. Yangjian Cai mill-Università Normali ta 'Shandong u l-Prof. Ya Cheng mill-Università Normali taċ-Ċina tal-Lvant ikkollaboraw biex jipproponu skema ta' kumpens ta 'ħin extra-kavità għal lejżers ta' frekwenza għolja, li tirrealizza makkinar isotropiku tridimensjonali ta 'effiċjenza għolja. ibbażat fuq it-teknika ta 'fokus spazjotemporal ta' sorsi tad-dawl tal-laser femtosecond ta 'frekwenza għolja. F'dan ix-xogħol, it-twessigħ tal-polz Martinez mibni barra l-lejżer jintuża biex jintroduċi numru kbir ta 'chirps pożittivi fil-ħin biex iwessa' l-wisa' tal-polz għall-ordni ta 'kobor tal-picosecond, u mbagħad it-tixrid spazjali tal-kompressur tal-ħakk b'pass wieħed (ħakk par) u l-iffukar tal-lenti oġġettiva jiżgura r-rikombinazzjoni tal-komponenti spettrali differenti fil-punt fokali b'wisa 'tal-polz fl-ordni tal-kobor tal-femtosecond. Is-sistema sperimentali hija murija fil-Fig.
Fig. 1 Dijagramma skematika ta’ apparat ta’ proċessar iżotropiku tridimensjonali bbażat fuq teknoloġija ta’ fokus spazjo-temporali tal-laser femtosecond ta’ frekwenza għolja
Huwa magħruf sew li l-effett tal-ipproċessar tal-laser femtosecond huwa affettwat mid-direzzjoni tal-ipproċessar, l-enerġija tal-polz u l-fond tal-ipproċessar, eċċ Sabiex jiġi vverifikat jekk l-apparat li jiffoka spazjotemporali għandux il-kapaċità ta 'proċessar isotropiku tridimensjonali, it-tim tal-Prof Yangjian Cai u t-tim tal-Prof Cheng Ya wera s-sezzjoni trasversali ottika tal-apparat f'direzzjonijiet differenti, f'fond differenti, u pproċessati minn enerġiji tal-polz differenti ġewwa l-ħġieġ fotosensittiv (kif muri fil-Fig. 2). Ir-riżultati sperimentali juru li r-riżoluzzjoni tul direzzjonijiet differenti hija l-istess u ċirkolari, u r-riżoluzzjoni tal-ipproċessar isotropiku 3D (8-22 μm) hija proporzjonali għall-enerġija tal-polz u insensittiva għall-fond tal-ipproċessar. Is-sinifikat ta 'dan ix-xogħol jinsab prinċipalment fil-kombinazzjoni ta' effiċjenza għolja ta 'proċessar u riżoluzzjoni ta' proċessar iżotropiku 3D aġġustabbli kontinwament, li tipprovdi mezz tekniku ġdid għall-ipproċessar tal-lejżer.
Fig. 2 Influwenza ta 'direzzjonijiet differenti, enerġiji tal-polz, u fond tal-ipproċessar fuq ir-riżoluzzjoni tal-ipproċessar tas-sistema ta' fokus temporali.
Sabiex turi b'mod aktar intuwittiv il-kapaċità ta 'fabbrikazzjoni tridimensjonali tal-apparat li jiffoka l-ispazju-ħin, it-tim ta' riċerka għaqqad it-teknoloġija tal-iffukar tal-ispazju-ħin mal-metodu ta 'korrużjoni post-kimika biex jiffabbrika varjetà ta' strutturi mikrofluwidi isotropiċi tridimensjonali ġewwa l- ħġieġ fotosensittiv. Meta mqabbel mal-ipproċessar tal-lejżer tradizzjonali, l-apparat għandu l-vantaġġi ta 'effiċjenza għolja, riżoluzzjoni tal-ipproċessar isotropiku 3D aġġustabbli kontinwament, insensittività għall-fond tal-ipproċessar, eċċ. Ir-riżultati ta' din ir-riċerka huma mistennija li jiġu applikati għal ċippa mikrofluwidika 3D, fabbrikazzjoni ta 'ċippa fotonika kif ukoll stampar bil-lejżer 3D u oqsma oħra.
