Nedávno tím výskumníkov zUniverzita Tohokuv Japonsku úspešne použil prispôsobený radiálne polarizovaný laserový lúč na zaostrenie na vnútornú stranu materiálu, aby vytvoril drobné svetelné bodky, čo zase výrazne zlepšuje rozlíšenie spracovania laserového materiálu.
Tento inovatívny prístup, podrobne popísaný v časopise Optics Letters, prináša revolúciu v technológii laserového spracovania.
Technológia laserového spracovania zohráva zásadnú úlohu v mnohých priemyselných odvetviach, vrátane automobilového priemyslu, polovodičov a farmácie, najmä pri presnom obrábaní, ako je vŕtanie a rezanie. Hoci ultrakrátke pulzné laserové zdroje dokázali dosiahnuť presné spracovanie v mikrónových až desiatkach mikrónov, moderný priemysel a vedecký výskum zaznamenali rastúci dopyt po spracovaní v menšom meradle, pričom presnosť pod 100 nanometrov sa stáva neprekonateľnou prekážkou súčasnej technológie.
Výskumníci z univerzity Tohoku sa zamerali na radiálne polarizované laserové lúče, špeciálne vektorové lúče, ktoré generujú pozdĺžne elektrické polia v ohnisku, čo má za následok menšie miesto ako bežné lúče. Hoci táto vlastnosť vykazuje veľký potenciál spracovania, fotorefrakcia na rozhraní vzduch-materiál spôsobuje zoslabnutie miesta vo vnútri materiálu, čo obmedzuje jeho aplikáciu.
Na prekonanie tejto výzvy výskumný tím kreatívne použil objektívnu techniku olejovej imerzie, ktorá sa bežne používa v biomikroskopii. Priložením objektívu s olejovou imerziou na alaserom spracovaný sklenený substrátSvetlo sa pri prechode cez ponorený olej a sklo neohýba, pretože olej a sklo majú podobné indexy lomu, čím sa zaisťuje stabilita a presnosť bodu.
Výskumníci sa ďalej ponorili do správania radiálne polarizovaných lúčov a zistili, že pozdĺžne pole sa výrazne zvýši, keď je lúč zaostrený a kombinovaný s kruhovým displejom. Tento efekt vylepšenia pramení z celkového odrazu vysokého uhla konvergencie na rozhraní sklo-vzduch. Pomocou tohto prstencového radiálne polarizovaného lúča sa tímu podarilo vytvoriť malé ohnisko.
Techniku potom aplikovali na spracovanie sklenených povrchov ultrakrátkym pulzným laserovým lúčom. Konvertovaný impulz sa raz vyšle na zadnú stranu skleneného substrátu, aby sa vytvorila 67-diera s priemerom nanometrov v materiáli, ktorej veľkosť je približne 1/16 vlnovej dĺžky laserového lúča, čo výrazne zlepšuje presnosť spracovania.
Tento prielom nielenže zlepšuje presnosť priameho spracovania materiálu pomocou vylepšeného pozdĺžneho elektrického poľa, ale poskytuje nám aj jednoduchý spôsob, ako realizovať spracovateľské škály menšie ako 100 nanometrov,“ povedal Yuichi Kozawa, docent na Inštitúte pre multidisciplinárnu univerzitu v Tohoku. Výskum pokročilých materiálov (IMRAM) a spoluautor článku To otvorí nové možnosti laserovej nanofabrikácie v rôznych priemyselných a vedeckých oblastiach.
