Mae technoleg ysgrifennu uniongyrchol laser femtosecond yn fath o dechnoleg prosesu micro-nano a all ganolbwyntio pelydr laser pwls ar wyneb neu y tu mewn i ddeunydd, ac achosi newid yn eiddo lleol y deunydd trwy ryngweithio aflinol y laser â'r deunydd yn y rhanbarth ffocws, sydd wedi'i ddefnyddio'n helaeth mewn llawer o feysydd megis microfluidics, ffotoneg micro-nano, opteg integredig, ac ati. Mae gan y dechnoleg ysgrifennu uniongyrchol laser femtosecond traddodiadol y broblem o anghymesuredd rhwng datrysiad prosesu traws a datrysiad echelinol, ac mae'r datrysiad echelinol yn amlwg yn hir, sy'n cyfyngu ar gymhwyso laser femtosecond mewn prosesu tri dimensiwn i ryw raddau. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, er mwyn cydbwyso'r gwahaniaeth rhwng datrysiadau ochrol ac echelinol ysgrifennu uniongyrchol laser femtosecond, cynigiwyd nifer o dechnegau siapio trawst, megis techneg siapio hollt, techneg siapio astigmatedd, a thechneg arbelydru trawst. Fodd bynnag, ni all yr un o'r technegau hyn gyflawni prosesu isotropic tri dimensiwn yn seiliedig ar lens un amcan.
Yn wreiddiol, datblygwyd technegau canolbwyntio gofodol ar gyfer cymwysiadau bio-ddelweddu ac fe'u defnyddiwyd ym maes meicro-beiriannu laser femtosecond. Mae technoleg ffocysu spatiotemporal laser femtosecond yn darparu dimensiwn newydd o ganolbwyntio amserol, gan ganiatáu iddo ragori wrth wella datrysiad gwneuthuriad echelinol a dileu effeithiau hunan-ffocws aflinol. Mecanwaith technoleg canolbwyntio spatiotemporal yw: bod gwahanol gydrannau sbectrol laser femtosecond yn cael eu gwasgaru'n ofodol trwy barau gratio, yna mae'r golau gwasgaredig yn ofodol yn cael ei ganolbwyntio trwy'r lens gwrthrychol, mae'r gwahanol gydrannau sbectrol yn cael eu hailgyfuno yn y canolbwynt, a lled pwls yn cael ei adfer i'r drefn femtosecond maint.
Ar hyn o bryd, mae'r rhan fwyaf o'r astudiaethau presennol ar ficro-beiriannu tri dimensiwn gyda ffocws spatiotemporal laser femtosecond yn seiliedig ar led band eang, laserau gemstone titaniwm amlder ailadrodd isel, ac mae'r amlder ailadrodd isel yn cyfyngu ar gyflymder prosesu laser, felly mae cymhwyso technoleg canolbwyntio spatiotemporal i ffynhonnell golau laser femtosecond aml-amledd uchel yn ofyniad anochel i fodloni gofynion prosesu anisotropic tri-dimensiwn effeithlonrwydd uchel ar yr un pryd. Fodd bynnag, mae lled band ffynonellau laser femtosecond amledd uchel-ailadrodd fel arfer yn gul, mae'r cyfaint gwasgariad gofodol yn cyflwyno nifer fawr o chirps amser negyddol, ac ni all y laser ei hun ddarparu digon o iawndal amser, gan arwain at nad yw lled pwls yn y canolbwynt. gallu cael ei adfer i'r drefn maint femtosecond, sy'n cyfyngu ar gymhwyso technoleg ffocysu gofodol-amserol i brosesu laser amledd uchel. Felly, mae angen i brosesu isotropic tri dimensiwn yn seiliedig ar dechnoleg canolbwyntio laser femtosecond amledd trwm uchel ddarparu iawndal amser ychwanegol.
Uchafbwyntiau Ymchwil
Mae tîm yr Athro Yangjian Cai o Brifysgol Normal Shandong a'r Athro Ya Cheng o Brifysgol Normal Dwyrain Tsieina wedi cydweithio i gynnig cynllun iawndal amser all-ceudod ar gyfer laserau amledd uchel, sy'n gwireddu peiriannu isotropig tri-dimensiwn effeithlonrwydd uchel. yn seiliedig ar dechneg ffocysu spatiotemporal o ffynonellau golau laser femtosecond amledd uchel. Yn y gwaith hwn, defnyddir yr ehangwr pwls Martinez a adeiladwyd y tu allan i'r laser i gyflwyno nifer fawr o chirps amser-positif i ehangu lled pwls i'r gorchymyn maint picosecond, ac yna gwasgariad gofodol y cywasgydd gratio un-pas (gratio pâr) ac mae ffocws y lens gwrthrychol yn sicrhau bod y gwahanol gydrannau sbectrol yn cael eu hailgyfuno yn y canolbwynt gyda lled pwls yn nhrefn maint femtosecond. Dangosir y system arbrofol yn Ffig. 1.
Ffig. 1 Diagram sgematig o ddyfais brosesu isotropig tri dimensiwn yn seiliedig ar dechnoleg ffocysu gofodol-amserol laser femtosecond amledd uchel
Mae'n hysbys bod effaith prosesu laser femtosecond yn cael ei effeithio gan y cyfeiriad prosesu, egni pwls a dyfnder prosesu, ac ati Er mwyn gwirio a oes gan y ddyfais canolbwyntio spatiotemporal allu prosesu isotropig tri dimensiwn, tîm yr Athro Yangjian Cai a dangosodd tîm yr Athro Cheng Ya groestoriad optegol y ddyfais i wahanol gyfeiriadau, ar wahanol ddyfnderoedd, a'i brosesu gan wahanol egni pwls y tu mewn i'r gwydr ffotosensitif (fel y dangosir yn Ffig. 2). Mae'r canlyniadau arbrofol yn dangos bod y datrysiad ar hyd gwahanol gyfeiriadau yr un peth ac yn gylchol, ac mae'r datrysiad prosesu isotropig 3D (8-22 μm) yn gymesur â'r egni pwls ac yn ansensitif i'r dyfnder prosesu. Mae arwyddocâd y gwaith hwn yn bennaf yn y cyfuniad o effeithlonrwydd prosesu uchel a datrysiad prosesu isotropig 3D y gellir ei addasu'n barhaus, sy'n darparu dull technegol newydd ar gyfer prosesu laser.
Ffig. 2 Dylanwad gwahanol gyfeiriadau, egni pwls, a dyfnderoedd prosesu ar ddatrysiad prosesu'r system ffocysu amserol.
Er mwyn dangos yn fwy greddfol allu saernïo tri dimensiwn y ddyfais canolbwyntio gofod-amser, cyfunodd y tîm ymchwil y dechnoleg canolbwyntio gofod-amser â'r dull cyrydiad ôl-gemegol i wneud amrywiaeth o strwythurau micro-hylif isotropig tri dimensiwn y tu mewn i'r safle. gwydr ffotosensitif. O'i gymharu â phrosesu laser traddodiadol, mae gan y ddyfais fanteision effeithlonrwydd uchel, datrysiad prosesu isotropig 3D y gellir ei addasu'n barhaus, ansensitifrwydd i ddyfnder prosesu, ac ati Disgwylir i ganlyniadau'r ymchwil hwn gael eu cymhwyso i sglodion microfluidig 3D, gwneuthuriad sglodion ffotonig yn ogystal â argraffu laser 3D a meysydd eraill.
