Recent, o echipă de cercetători dinUniversitatea Tohokuîn Japonia a folosit cu succes un fascicul laser personalizat polarizat radial pentru a se focaliza pe interiorul unui material pentru a produce pete minuscule de lumină, ceea ce, la rândul său, îmbunătățește semnificativ rezoluția procesării materialelor cu laser.
Această abordare inovatoare, detaliată în revista Optics Letters, revoluționează tehnologia de procesare cu laser.
Tehnologia de prelucrare cu laser joacă un rol vital într-o serie de industrii, inclusiv auto, semiconductoare și farmaceutice, în special în prelucrarea de precizie, cum ar fi găurirea și tăierea. Deși sursele laser cu impulsuri ultrascurte au reușit să realizeze o prelucrare precisă la scară de la microni până la zeci de microni, industria modernă și cercetarea științifică au văzut o cerere tot mai mare pentru procesare la scară mai mică, cu precizie sub 100 de nanometri devenind un obstacol de netrecut pentru tehnologia actuală.
Cercetătorii de la Universitatea Tohoku s-au concentrat pe fasciculele laser polarizate radial, fascicule vectoriale speciale care generează câmpuri electrice longitudinale la punctul focal, rezultând un punct mai mic decât fasciculele convenționale. Deși această proprietate prezintă un potențial mare de procesare, fotorefracția la interfața aer-material determină slăbirea punctului din interiorul materialului, limitând aplicarea acestuia.
Pentru a depăși această provocare, echipa de cercetare a folosit în mod creativ tehnica obiectivului de imersie în ulei, care este folosită în mod obișnuit în biomicroscopie. Prin aplicarea obiectivului de imersie în ulei la asubstrat de sticlă prelucrat cu laser, lumina nu se indoaie la trecerea prin uleiul imersat si sticla deoarece uleiul si sticla au indici de refractie similari, asigurand astfel stabilitate si precizie spotului.
Cercetătorii au studiat mai mult comportamentul fasciculelor polarizate radial și au descoperit că câmpul longitudinal este mult îmbunătățit atunci când fasciculul este focalizat și combinat cu un afișaj circular. Acest efect de îmbunătățire provine din reflexia totală a unghiului de convergență ridicat la interfața sticlă-aer. Folosind acest fascicul inelar polarizat radial, echipa a reușit să creeze un punct focal mic.
Ei au aplicat apoi tehnica la prelucrarea suprafețelor de sticlă cu un fascicul laser ultrascurt. Pulsul convertit este declanșat o dată în partea din spate a substratului de sticlă pentru a crea o gaură cu diametrul 67-nanometrului în material, o dimensiune care este de aproximativ 1/16 din lungimea de undă a fasciculului laser, îmbunătățind semnificativ acuratețea procesării.
Această descoperire nu numai că îmbunătățește precizia prelucrării directe a materialelor folosind un câmp electric longitudinal îmbunătățit, dar ne oferă și o modalitate simplă de a realiza scale de procesare de mai puțin de 100 de nanometri”, a declarat Yuichi Kozawa, profesor asociat la Institutul pentru Multidisciplinare al Universității Tohoku. Cercetare în materiale avansate (IMRAM) și un coautor al lucrării. Acest lucru va deschide noi posibilități pentru nanofabricarea cu laser în diferite domenii industriale și științifice.
