Äskettäin tutkijaryhmäTohokun yliopistoJapanissa on onnistuneesti käyttänyt räätälöityä radiaalisesti polarisoitua lasersädettä keskittyäkseen materiaalin sisäpuolelle pienten valopilkkujen tuottamiseksi, mikä puolestaan parantaa merkittävästi lasermateriaalin käsittelyn resoluutiota.
Tämä innovatiivinen lähestymistapa, joka on kuvattu Optics Letters -lehdessä, mullistaa laserkäsittelytekniikan.
Laserkäsittelyteknologialla on keskeinen rooli useilla teollisuudenaloilla, mukaan lukien autoteollisuus, puolijohdeteollisuus ja lääketeollisuus, erityisesti tarkkuuskoneistuksessa, kuten porauksessa ja leikkauksessa. Vaikka ultralyhyillä pulssilaserin lähteillä on pystytty saavuttamaan tarkka käsittely mikronista kymmenien mikrometrien mittakaavassa, nykyaikainen teollisuus ja tieteellinen tutkimus ovat havainneet kasvavaa kysyntää pienemmän mittakaavan käsittelylle, ja alle 100 nanometrin tarkkuudesta on tulossa ylitsepääsemätön este nykyiselle teknologialle.
Tohokun yliopiston tutkijat keskittyivät säteittäisesti polarisoituihin lasersäteisiin, erityisiin vektorisäteisiin, jotka synnyttävät pitkittäisiä sähkökenttiä polttopisteessä, mikä johtaa pienempään kohtaan kuin perinteiset säteet. Vaikka tämä ominaisuus osoittaa suurta prosessointipotentiaalia, fotorefraktio ilman ja materiaalin rajapinnassa aiheuttaa pisteen heikkenemisen materiaalin sisällä, mikä rajoittaa sen käyttöä.
Tämän haasteen voittamiseksi tutkimusryhmä käytti luovasti biomikroskopiassa yleisesti käytettyä öljyimmersioobjektiivitekniikkaa. Käyttämällä öljyimmersioobjektiivia alaserkäsitelty lasisubstraatti, valo ei taivu kulkiessaan upotetun öljyn ja lasin läpi, koska öljyllä ja lasilla on samanlaiset taitekertoimet, mikä varmistaa pisteen vakauden ja tarkkuuden.
Tutkijat syventyivät säteittäisesti polarisoituneiden säteiden käyttäytymiseen ja havaitsivat, että pitkittäinen kenttä paranee huomattavasti, kun säde on kohdistettu ja yhdistetty pyöreään näyttöön. Tämä tehostusvaikutus johtuu korkean konvergenssikulman kokonaisheijastuksesta lasin ja ilman rajapinnassa. Tätä rengasmaista säteittäisesti polarisoitua sädettä käyttämällä tiimi onnistui luomaan pienen polttopisteen.
Sitten he sovelsivat tekniikkaa lasipintojen käsittelyyn ultralyhyellä pulssilaserisäteellä. Muunnettu pulssi laukaistaan kerran lasisubstraatin takaosaan, jolloin materiaaliin luodaan halkaisijaltaan 67-nanometrin reikä, jonka koko on noin 1/16 lasersäteen aallonpituudesta, mikä parantaa merkittävästi käsittelyn tarkkuutta.
Tämä läpimurto ei ainoastaan paranna materiaalin suoran käsittelyn tarkkuutta käyttämällä parannettua pitkittäistä sähkökenttää, vaan tarjoaa myös yksinkertaisen tavan toteuttaa alle 100 nanometrin prosessointimittakaavoja", sanoi Yuichi Kozawa, apulaisprofessori Tohokun yliopiston monitieteisestä instituutista. Research in Advanced Materials (IMRAM) ja paperin toinen kirjoittaja Tämä avaa uusia mahdollisuuksia lasernanovalmistukseen eri teollisuuden ja tieteen aloilla.
