Нещодавно група дослідників зУніверситет Тохокув Японії успішно використав налаштований радіально поляризований лазерний промінь для фокусування на внутрішній стороні матеріалу для створення крихітних плям світла, що, у свою чергу, значно покращує роздільну здатність лазерної обробки матеріалу.
Цей інноваційний підхід, детально описаний у журналі Optics Letters, революціонізує технологію лазерної обробки.
Технологія лазерної обробки відіграє життєво важливу роль у низці галузей промисловості, включаючи автомобільну, напівпровідникову та фармацевтичну, особливо в прецизійній обробці, такій як свердління та різання. Незважаючи на те, що ультракороткі імпульсні лазерні джерела змогли досягти точної обробки в масштабі від мікрона до десятків мікрон, сучасна промисловість і наукові дослідження спостерігають зростаючий попит на дрібномасштабну обробку, причому точність нижче 100 нанометрів стає непереборною перешкодою для сучасних технологій.
Дослідники з Університету Тохоку зосередилися на радіально поляризованих лазерних променях, спеціальних векторних променях, які генерують поздовжні електричні поля в точці фокусу, що призводить до меншої плями, ніж звичайні пучки. Хоча ця властивість демонструє великий потенціал обробки, фоторефракція на межі повітря-матеріал спричиняє послаблення плями всередині матеріалу, обмежуючи його застосування.
Щоб подолати цю проблему, дослідницька група творчо застосувала метод масляної імерсії об’єктивів, який зазвичай використовується в біомікроскопії. Застосувавши масляний імерсійний об’єктив до aоброблена лазером скляна підкладка, світло не згинається, проходячи крізь занурену олію та скло, оскільки олія та скло мають однакові показники заломлення, що забезпечує стабільність і точність плями.
Дослідники глибше заглибилися в поведінку радіально поляризованих променів і виявили, що поздовжнє поле значно посилюється, коли промінь сфокусовано та поєднано з круглим дисплеєм. Цей ефект посилення пов’язаний із високим кутом повного відбиття на межі скло-повітря. Використовуючи цей кільцевий радіально поляризований промінь, команді вдалося створити крихітну фокусну точку.
Потім вони застосували цю техніку для обробки скляних поверхонь ультракоротким імпульсним лазерним променем. Перетворений імпульс запускається один раз на задній частині скляної підкладки, щоб створити 67-діаметр нанометра в матеріалі, розмір якого становить приблизно 1/16 довжини хвилі лазерного променя, що значно покращує точність обробки.
Цей прорив не тільки покращує точність прямої обробки матеріалу за допомогою посиленого поздовжнього електричного поля, але також дає нам простий спосіб реалізувати масштаби обробки менше 100 нанометрів», – сказав Юічі Козава, доцент Інституту багатопрофільної науки університету Тохоку. Дослідження передових матеріалів (IMRAM) і співавтор статті. Це відкриє нові можливості для лазерного нанофабрикування в різних галузях промисловості та науки».
