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SLM在三維直接光刻中的多點加工

jf_64961214 ? 來源:jf_64961214 ? 作者:jf_64961214 ? 2023-12-13 06:42 ? 次閱讀
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現代激光加工,以超快激光加工為主,即使用高強度的超快激光進行材料加工。具有峰值功率高、熱熔區(qū)域小、加工速度快和重復精度高的特點。 濱松LCOS-SLM則以其高精度的三維多點整形(通常使用CGH算法調制相位)功能;產生“長焦深”的貝塞爾光用于激光切割功能;以及可實時矯正像差、實時通過軟件改變加工激光的聚焦深度和形狀的特性等,被此應用納入麾下。

2022年1月20日,浙大邱建榮教授團隊與之江實驗室譚德志博士團隊合作,在Science發(fā)表了題為“Three-dimensional directlithography of stable perovskitenanocrystals in glass”的文章,研究報告了具有可調成分和玻璃帶隙的鈣鈦礦納米晶體(PNCs)的三維 (3D) 直接光刻。

研究團隊發(fā)現了飛秒激光誘導的空間選擇性微納分相和離子交換規(guī)律,開拓了飛秒激光三維極端制造新技術,首次在特別制備的均勻無色透明的玻璃材料內部,實現了帶隙可控的三維半導體納米晶結構,為光存儲、微型發(fā)光二極管等提供了新的方向。

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正如上面的比喻一樣,飛秒激光就如一把鋒利的“刻刀”,但是要想實現精密的“雕刻”,“主刀的手”至關重要。在諸多的影響因素中,空間光調制器(SLM)是關鍵之一。

為了能充分發(fā)揮“刻刀”的性能,SLM首先需要承受住高強度的激光,也就是具有抗強光特性,同時還要保證高的光利用率,減少光損失,別讓“利刃”變“鈍”了。

研究團隊在實驗中,選用了 濱松LCOS-SLM X13138。論文中提到擁有1280 ×1024像素的LCOS-SLM X13138,其光利用率高達90%以上(有實測顯示可達97%),實驗使用了2500 mW的激光,通過SLM調制出一個3 × 3的激光點陣,以9道獨立的激光光束聚焦至玻璃內部,進行了多點加工。

由于材料和設計的限制,器件的抗強光特性還不完善(光強閾值低),截止到2017年,LCOS-SLM最高也只能承受幾十瓦/cm2的激光功率密度。所以一直以來,其并未被大范圍應用,僅用在了一些特定的激光加工材料上(往往是所需激光能量較低的被加工件),如塑料焊接,晶圓或玻璃切割(濱松的SDE激光隱形切割引擎,就是以空間光調制器為內核的)。

隨著產品技術的不斷進步,以及更廣泛的行業(yè)測試數據的支持,如今濱松的LCOS-SLM被證實最高可完全承受210W/cm2的平均功率、幾百兆瓦/cm2的皮秒激光器峰值功率、以及幾十G瓦/cm2的飛秒激光器峰值功率。掃描下方二維碼了解更多試驗數據。

審核編輯 黃宇

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