A kutatók új módszert találtak a lézeres feldolgozás felbontásának javítására

A közelmúltban a japán Tohoku Egyetem kutatóinak egy csoportja sikeresen alkalmazott egy testreszabott radiálisan polarizált lézersugarat az anyag belsejére fókuszálva apró fényfoltokat hozva létre, ami viszont jelentősen javítja a lézeres anyagfeldolgozás felbontását.
Ez az innovatív megközelítés, amelyet az Optics Letters folyóirat részletez, forradalmasítja a lézeres feldolgozási technológiát.
A lézeres feldolgozási technológia létfontosságú szerepet játszik számos iparágban, beleértve az autógyártást, a félvezetőgyártást és a gyógyszergyártást, különösen a precíziós megmunkálásban, például a fúrásban és a vágásban. Bár az ultrarövid impulzusos lézerforrások képesek voltak precíz feldolgozást elérni a mikron-tíz mikronos léptékben, a modern ipar és a tudományos kutatás egyre nagyobb igényt mutat a kisebb léptékű feldolgozás iránt, és a 100 nanométer alatti pontosság leküzdhetetlen akadályt jelent a jelenlegi technológia számára.
A Tohoku Egyetem kutatói a sugárirányban polarizált lézersugarakra, a speciális vektorsugarakra összpontosítottak, amelyek hosszanti elektromos mezőket hoznak létre a fókuszpontban, ami kisebb foltot eredményez, mint a hagyományos sugarak. Bár ez a tulajdonság nagy feldolgozási potenciált mutat, a levegő-anyag határfelületen bekövetkező fotorefrakció miatt a folt gyengül az anyagon belül, ami korlátozza annak alkalmazását.
Ennek a kihívásnak a leküzdésére a kutatócsoport kreatívan alkalmazta a biomikroszkópiában általánosan használt olajimmerziós objektív technikát. Az olajimmerziós objektív lézerrel megmunkált üvegfelületre történő felhordásával a fény nem hajlik meg, amikor áthalad az olajon és az üvegen, mert az olajnak és az üvegnek hasonló a törésmutatója, így biztosítva a folt stabilitását és pontosságát.
A kutatók tovább mélyedtek a radiálisan polarizált nyalábok viselkedésében, és azt találták, hogy a hosszirányú mező nagymértékben megnő, ha a nyaláb fókuszálva van, és gyűrűs kijelzővel kombinálják. Ez a fokozó hatás a nagy konvergenciaszögű teljes visszaverődés eredménye az üveg-levegő határfelületen. Ennek a gyűrűs, radiálisan polarizált sugárnak a felhasználásával a csapatnak sikerült egy apró fókuszpontot létrehoznia.
Ezután a technikát üvegfelületek ultrarövid impulzusos lézersugárral történő megmunkálására alkalmazták. Az átalakított impulzust egyszer kilövik az üveghordozó hátulján, hogy egy 67-nanométer átmérőjű lyukat hozzon létre az anyagban, amelynek mérete körülbelül a lézersugár hullámhosszának 1/16-a, jelentősen javítva a feldolgozási pontosságot.
Ez az áttörés nemcsak a megnövelt longitudinális elektromos térrel történő közvetlen anyagfeldolgozás pontosságát javítja, hanem egyszerű módot kínál a 100 nanométernél kisebb feldolgozási méretek megvalósítására is” – mondta Yuichi Kozawa, a Tohoku Egyetem Multidiszciplináris Intézetének docense. Az Advanced Materials kutatása (IMRAM) és a cikk társszerzője Ez új lehetőségeket nyit meg a lézeres nanogyártásban különböző ipari és tudományos területeken.