Истраживачи проналазе нови начин да побољшају резолуцију ласерске обраде

Недавно је тим истраживача са Универзитета Тохоку у Јапану успешно користио прилагођени радијално поларизовани ласерски сноп како би се фокусирао на унутрашњост материјала како би произвео ситне тачке светлости, што заузврат значајно побољшава резолуцију ласерске обраде материјала.
Овај иновативни приступ, детаљно описан у часопису Оптицс Леттерс, револуционише технологију ласерске обраде.
Технологија ласерске обраде игра виталну улогу у бројним индустријама, укључујући аутомобилску, полупроводничку и фармацеутску, посебно у прецизној машинској обради као што је бушење и сечење. Иако су ултракратки импулсни ласерски извори били у стању да постигну прецизну обраду од микрона до десетина микрона, савремена индустрија и научна истраживања су уочили растућу потражњу за обрадом мањег обима, са прецизношћу испод 100 нанометара која постаје непремостива препрека за тренутну технологију.
Истраживачи са Универзитета Тохоку фокусирали су се на радијално поларизоване ласерске зраке, специјалне векторске зраке који стварају уздужна електрична поља у фокусној тачки, што резултира мањом тачком од конвенционалних зрака. Иако ово својство показује велики потенцијал обраде, фоторефракција на интерфејсу ваздух-материјал узрокује слабљење тачке унутар материјала, ограничавајући његову примену.
Да би превазишао овај изазов, истраживачки тим је креативно применио технику објектива за урањање у уље, која се обично користи у биомикроскопији. Применом објектива за урањање у уље на ласерски обрађену стаклену подлогу, светлост се не савија док пролази кроз уроњено уље и стакло јер уље и стакло имају сличне индексе преламања, чиме се обезбеђује стабилност и прецизност тачке.
Истраживачи су се даље бавили понашањем радијално поларизованих зрака и открили да је уздужно поље у великој мери појачано када се сноп фокусира и комбинује са прстенастим приказом. Овај ефекат побољшања је резултат укупне рефлексије високог угла конвергенције на интерфејсу стакло-ваздух. Користећи овај прстенасти радијално поларизовани сноп, тим је успео да створи сићушну жаришну тачку.
Затим су применили технику на обраду стаклених површина ултракратким импулсним ласерским снопом. Претворени импулс се испушта једном на задњој страни стаклене подлоге да би се створила рупа пречника 67-нанометара у материјалу, величине која је око 1/16 таласне дужине ласерског зрака, што значајно побољшава прецизност обраде.
Овај пробој не само да побољшава прецизност директне обраде материјала коришћењем побољшаног уздужног електричног поља, већ нам такође пружа једноставан начин да реализујемо скале обраде мање од 100 нанометара“, рекао је Иуицхи Козава, ванредни професор на Институту за мултидисциплинарне науке Универзитета Тохоку. Истраживање напредних материјала (ИМРАМ) и коаутор рада Ово ће отворити нове могућности за ласерску нанофабрикацију у различитим индустријским и научним областима.