Mae ymchwilwyr yn dod o hyd i ffordd newydd o wella datrysiad prosesu laser

Yn ddiweddar, mae tîm o ymchwilwyr o Brifysgol Tohoku yn Japan wedi defnyddio pelydr laser polariaidd wedi'i deilwra'n llwyddiannus i ganolbwyntio ar y tu mewn i ddeunydd i gynhyrchu smotiau bach o olau, sydd yn ei dro yn gwella datrysiad prosesu deunydd laser yn sylweddol.
Mae'r dull arloesol hwn, y manylir arno yn y cyfnodolyn Optics Letters, yn chwyldroi technoleg prosesu laser.
Mae technoleg prosesu laser yn chwarae rhan hanfodol mewn nifer o ddiwydiannau, gan gynnwys modurol, lled-ddargludyddion a fferyllol, yn enwedig mewn peiriannu manwl megis drilio a thorri. Er bod ffynonellau laser pwls ultrashort wedi gallu cyflawni prosesu manwl gywir ar raddfa micron i ddegau o ficronau, mae diwydiant modern ac ymchwil wyddonol wedi gweld galw cynyddol am brosesu ar raddfa lai, gyda chywirdeb o dan 100 nanometr yn dod yn rhwystr anorchfygol i dechnoleg gyfredol.
Canolbwyntiodd ymchwilwyr ym Mhrifysgol Tohoku ar drawstiau laser wedi'u polareiddio'n radial, trawstiau fector arbennig sy'n cynhyrchu meysydd trydan hydredol yn y canolbwynt, gan arwain at fan llai na thrawstiau confensiynol. Er bod yr eiddo hwn yn dangos potensial prosesu gwych, mae ffoto-ffrediad ar y rhyngwyneb aer-deunydd yn achosi i'r fan a'r lle wanhau y tu mewn i'r deunydd, gan gyfyngu ar ei gymhwysiad.
Er mwyn goresgyn yr her hon, defnyddiodd y tîm ymchwil y dechneg gwrthrychol trochi olew yn greadigol, a ddefnyddir yn gyffredin mewn biomicrosgopeg. Trwy gymhwyso'r amcan trochi olew i swbstrad gwydr wedi'i brosesu â laser, nid yw'r golau yn plygu wrth iddo fynd trwy'r olew a'r gwydr trochi oherwydd bod gan yr olew a'r gwydr fynegeion plygiannol tebyg, gan sicrhau sefydlogrwydd a manwl gywirdeb yn y fan a'r lle.
Ymchwiliodd yr ymchwilwyr ymhellach i ymddygiad trawstiau wedi'u polareiddio'n rheiddiol a chanfod bod y maes hydredol yn cael ei wella'n fawr pan fydd y trawst yn canolbwyntio a'i gyfuno ag arddangosfa gylch. Mae'r effaith wella hon yn deillio o adlewyrchiad cyfan ongl cydgyfeirio uchel yn y rhyngwyneb gwydr-aer. Gan ddefnyddio'r trawst annular polarized rheiddiol hwn, llwyddodd y tîm i greu canolbwynt bach.
Yna fe wnaethon nhw gymhwyso'r dechneg i brosesu arwynebau gwydr gyda pelydr laser pwls uwch-fyr. Mae'r pwls wedi'i drawsnewid yn cael ei danio unwaith yng nghefn y swbstrad gwydr i greu twll diamedr nanomedr 67- yn y deunydd, maint sydd tua 1/16eg o donfedd y trawst laser, gan wella cywirdeb prosesu yn sylweddol.
Mae'r datblygiad arloesol hwn nid yn unig yn gwella cywirdeb prosesu deunydd uniongyrchol gan ddefnyddio maes trydan hydredol gwell, ond mae hefyd yn rhoi ffordd syml inni wireddu graddfeydd prosesu o lai na 100 nanometr," meddai Yuichi Kozawa, athro cyswllt yn Sefydliad Amlddisgyblaethol Prifysgol Tohoku. Ymchwil mewn Deunyddiau Uwch (IMRAM), a chyd-awdur y papur. Bydd hyn yn agor posibiliadau newydd ar gyfer nanoffabrication laser mewn amrywiol feysydd diwydiannol a gwyddonol."