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研（yán）究人（rén）員開發（fā）出高質量微光（guāng）學器件三維（wéi）激光寫入技術

2016-4-28 來源：轉載作者：

國外國防科技文獻資料快報

[據3Ders網站2016年4月20日報道（dào）] 德國斯圖加特大學的一個研究小組最近發表了（le）一項研究，展示了他們3D打印微米尺寸的光學器件比（bǐ）以往任何時候具有更（gèng）高的精度和重塑（sù）性的能（néng）力。最近的突破可（kě）能對微尺度集成光學元件的製造有大（dà）的影響，有助於傳感和通（tōng）信應用所需設備的進一步小型化。

這項（xiàng）研究是由斯圖加特大學超快納米光學主席哈拉爾德吉森主持，該研究有效地展示了研發團隊如何使用一種被（bèi）稱為（wéi）“飛（fēi）秒激光寫作”技術來創造出小至4.4微米光學元件，該器件完美地放置（zhì）在（zài）直徑小至125微米光纖的中心，這是典型的非常具有挑戰性的壯舉。根據這項研究，3D打印的（de）微米尺度的光學結果與數字模擬非常接近。

吉森解釋道，“雖然飛秒激光寫入（rù）已經在（zài）實驗室中證實，但我們也已經表明它可以作為製（zhì）造高性能微光學器件（jiàn）的一種方式，重複性高而且可靠。我們相信（xìn），我們的方法可以擴展為體積製造並且可以在一個微小的規模直接打印幾乎任何類型的（de）光學元（yuán）件，這（zhè）打開了微型集成和納米光學器件的（de）一個新時代。

研究人員所使用飛秒激光寫作技術（shù），雖然隻在納米（mǐ）規（guī）模（mó）下使用並且（qiě）被設計得盡可能穩定可靠（kào），但它其他3d激光書寫係統不（bú）同。從本質上講（jiǎng）,這個過程包括光敏材料用脈衝激光（guāng）局部（bù）淬火,創建一（yī）個三維結構並且（qiě）可以很容易地與周圍未（wèi）硬化的材（cái）料分開。為了創建激光書寫係（xì）統,研究小組使用了一個由納米文（wén）印公司（sī）製造的商業雙光子三維激光光刻係統,提高其製（zhì）造納米結構的能力。

吉森這樣解釋過程,“我們有一個像筆的東（dōng）西,用類似於3d打印（yìn）機方（fāng）式讓它通過材料來創建三維結構,但隻能（néng）在非常（cháng）小的規模上。如果你（nǐ）打一組參數到（dào）我們的係統上或者在（zài）世界上其他地方係統上,你（nǐ）會得到相同的（de）結果。甚至幾個月之（zhī）後,它每次的結果（guǒ）都是（shì）一樣（yàng）的。”

研究（jiū）人員使用創新技（jì）術創造了相位掩模，這是放置在光纖末（mò）端用以塑形和控製光的光學元件。有關新聞稿這（zhè）樣解釋，由光纖發（fā）出的（de）光（guāng）線是高斯光束，沒有一（yī）個過濾器或透鏡，這意味著它（tā）是在中心明亮，並向兩側暗淡。在使用飛秒激光直（zhí）寫技術的光纖端產生（shēng）的相位掩模，通（tōng）過光纖發出的光可以聚焦成一個一致的明亮的平頂光或一個甜（tián）甜圈（quān）形狀的光。

“因（yīn）為相位掩（yǎn）模太小，並且（qiě）直接（jiē）在光纖（xiān）的末端產生，所以（yǐ）在（zài）相位掩（yǎn）模對（duì）中即使是微小的錯（cuò）誤也會導致環形梁不（bú）圓也不好看，”吉森這樣說，“我們解決了（le）一個最難的問題：直接在（zài）單模光纖中心反複放（fàng）置一個亞微米精度的相位掩模。”

在（zài）應用方麵，由研（yán）究小組創建的相位掩模可以用（yòng）來取代大型、笨重的光學透鏡，還可以用於更小的（de）內窺鏡的照明（用於無（wú）創手術看人體裏麵發生了什麽）。另外，該環形相位掩模可以使（shǐ）光學器件（jiàn）在液體更精確（què）地捕獲粒子或細胞。

目前，斯圖（tú）加（jiā）特大學的研究小組正在使用他們的（de）激光寫入技術看是否能夠創造更多（duō）類型的相位掩模，包括可以塑造光（guāng）纖的光的到扭曲光中的相位掩模，這可能對光子糾纏有很大的影響。“現在的工具是可用的，我們隻是（shì）限製了我們所能想到的事，”吉森總結到。（工業和信息化部電子科學技術情報研究所（suǒ））

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