Pētnieki atrod jaunu veidu, kā uzlabot lāzera apstrādes izšķirtspēju

Nesen Japānas Tohoku universitātes pētnieku komanda ir veiksmīgi izmantojusi pielāgotu radiāli polarizētu lāzera staru, lai koncentrētos uz materiāla iekšpusi, lai radītu sīkus gaismas plankumus, kas savukārt ievērojami uzlabo lāzera materiālu apstrādes izšķirtspēju.
Šī novatoriskā pieeja, kas detalizēti aprakstīta žurnālā Optics Letters, revolucionizē lāzera apstrādes tehnoloģiju.
Lāzera apstrādes tehnoloģijai ir būtiska nozīme vairākās nozarēs, tostarp automobiļu rūpniecībā, pusvadītāju ražošanā un farmācijā, jo īpaši precīzās apstrādes, piemēram, urbšanas un griešanas, jomā. Lai gan ultraīsu impulsu lāzera avoti ir spējuši panākt precīzu apstrādi no mikronu līdz desmitiem mikronu mērogā, mūsdienu rūpniecībā un zinātniskajos pētījumos pieaug pieprasījums pēc mazāka mēroga apstrādes, un precizitāte zem 100 nanometriem kļūst par nepārvaramu šķērsli pašreizējām tehnoloģijām.
Tohoku universitātes pētnieki koncentrējās uz radiāli polarizētiem lāzera stariem, īpašiem vektoru stariem, kas ģenerē gareniskos elektriskos laukus fokusa punktā, tādējādi radot mazāku vietu nekā parastie stari. Lai gan šai īpašībai ir liels apstrādes potenciāls, fotorefrakcija gaisa un materiāla saskarnē izraisa plankuma pavājināšanos materiāla iekšpusē, ierobežojot tā pielietojumu.
Lai pārvarētu šo izaicinājumu, pētnieku komanda radoši izmantoja eļļas imersijas objektīvu tehniku, ko parasti izmanto biomikroskopijā. Uzklājot eļļas imersijas objektīvu uz ar lāzeru apstrādāta stikla pamatnes, gaisma neliecas, ejot cauri iegremdētajai eļļai un stiklam, jo ​​eļļai un stiklam ir līdzīgi refrakcijas rādītāji, tādējādi nodrošinot plankuma stabilitāti un precizitāti.
Pētnieki sīkāk iedziļinājās radiāli polarizēto staru uzvedībā un atklāja, ka gareniskais lauks ir ievērojami uzlabots, kad stars ir fokusēts un apvienots ar gredzena displeju. Šis uzlabošanas efekts rodas no augsta konverģences leņķa kopējā atstarošanas stikla un gaisa saskarnē. Izmantojot šo gredzenveida radiāli polarizēto staru, komandai izdevās izveidot nelielu fokusa punktu.
Pēc tam viņi izmantoja šo tehniku ​​stikla virsmu apstrādei ar ultraīsu impulsa lāzera staru. Pārveidotais impulss tiek izšauts vienreiz stikla pamatnes aizmugurē, lai materiālā izveidotu 67-nanometra diametra caurumu, kura izmērs ir aptuveni 1/16 no lāzera stara viļņa garuma, ievērojami uzlabojot apstrādes precizitāti.
Šis sasniegums ne tikai uzlabo tiešās materiālu apstrādes precizitāti, izmantojot uzlabotu garenisko elektrisko lauku, bet arī nodrošina mums vienkāršu veidu, kā realizēt apstrādes mērogus, kas mazāki par 100 nanometriem," sacīja Tohoku Universitātes Daudznozaru institūta asociētais profesors Yuichi Kozawa. Pētījums progresīvo materiālu (IMRAM) jomā un šī raksta līdzautors. Tas pavērs jaunas iespējas lāzera nanofabrikāšanai dažādās rūpniecības un zinātnes jomās.