為何選擇飛秒激光？

與納秒和連續波激光器相比，超短脈沖可以非常快速地提供能量，從而產生高峰值強度。

fs脈沖在比電子將其提供給晶格所花費的時間更短的時間內將能量傳遞給電子子系統。由于這個原因，當通過fs激光器進行微機械加工時，熱效應最小，這使得材料能夠“冷加工”。因此，使用超短脈沖進行切割和鉆孔具有卓越的品質。此外，高峰值強度可以輕松達到材料中各種非線性效應的閾值，從而開啟了使用fs脈沖在透明電介質中創建集成3D結構或通過直接激光寫入聚合物的功能性3D微米和納米結構的可能性（ DLW）。

 

多光子聚合

多光子聚合的微細加工是一種直接的激光寫入技術，它允許光聚合物的3D結構化是微米級和納米級的。

通過多光子聚合的微加工是一種直接激光寫入技術，其允許在微米和納米尺度上對光聚合物進行3D結構化。這可以通過各種非線性效應的組合，仔細考慮激光輻射參數和精確的聚焦條件來實現。出于這個原因，3DLL被用于在納米光子學，微光學，微流體學，微機械學，組織工程等領域中創建功能器件。值得注意的是，應用3DLL可以加工各種各樣的材料，包括混合有機 - 無機光聚合物，可生物降解的聚合物，彈性體，蛋白質等。

 

激光燒蝕

激光燒蝕通過將激光束聚焦在樣品表面上以從照射區域移除材料來工作。

基于材料和飛秒激光照射之間的超快速相互作用的激光燒蝕允許“冷處理”，具有最小的熱效應和極好的切割質量，而不會損壞周圍的材料。

 

選擇性激光蝕刻

超短脈沖激光輻射聚焦在透明材料內，并通過多光子過程專門吸收在聚焦體積中。

選擇性激光蝕刻是一個兩步過程。首先，通過超短輻射改變玻璃或藍寶石的體積，然后將材料化學蝕刻掉。以這種方式，可以產生機械穩定且耐用的結構。

 

 

案例分析

了解Laser Nanofactory如何幫助克服一些行業挑戰

 

案例1

l 挑戰：

基于高分辨率（高達數百nm）單一特征生產光子器件，用于可見光和紅外光譜部分的應用。

l 解決方案：

通過應用超銳聚焦（NA高達1.4），低收縮SZGel和先進的制造技術，可重復生產具有低于200nm特征和低于400nm周期的結構。

 

案例2

l 挑戰：

創造具有復雜內部幾何結構和超強附著于基底的非變形復雜三維結構。

l 解決方案：

使用開發后收縮率有限的材料（如SZgel）可以在所有制造過程中保留制造的形狀。并且這種材料具有很好的粘附性。

 

案例3

l 挑戰：

制造具有精細（數百nm）內部特征的相對較大（從數十μm到cm）的結構。

l 解決方案：

在制造期間調整數值孔徑（NA）開啟了用于實時分辨率控制的簡單方式。因此，可以使用較低NA物鏡（<0.8）創建體積龐大且不需要高分辨率（>1μm特征尺寸）的零件，而使用較高的NA物鏡(>0.8）創建精細特征結構（低于1μm）。

 

案例4

l 挑戰：

無需額外支撐或縫合的自由活動結構。

l 解決方案：

SZGel在制造過程中是堅硬的凝膠形式，這使其能夠在制造過程中充當物體的已生產部分的支撐。 與線性平臺電流掃描儀組合相結合，它可以在沒有額外支撐或縫合的情況下創建結構。SZGel是在制造過程中的硬凝膠形式，這使得它在制造過程中充當對物體已經生產部分的支撐。再與線性位移臺振鏡掃描器組合相結合，使它可以在沒有額外支撐或縫合的情況下創建結構。

 

案例5

l 挑戰：

在整體總尺寸（mm-cm）中制造相對較大的精密結構（nm-um保真度）。這些組件在紫外到紅外光譜范圍內應具有機械剛性和透明性。

l 解決方案：

在熔融石英（在寬光譜范圍內（從UV到近紅外）具有機械剛性以及透明）中使用選擇性激光蝕刻。 更重要的是，熔融石英不會表現出由發展引起的收縮，因此與初始模型的偏差最小，總體尺寸幾乎沒有限制。

 

案例6

l 挑戰：

以微尺度制造機械柔性結構。

l 解決方案：

功能相互交織的幾何結構，如“鏈式郵件”，允許用硬質材料（例如SZGel）創建靈活的宏觀規模的結構。 SZGel簡化了這項任務，因為它提供了一種無需額外支撐就可以創建這種復雜結構的可能性。

 

案例7

l 挑戰：

由生物相容性材料制成的具有高長寬比特征和任意三維幾何結構的微膠囊

l 解決方案：

在制造裝置中采用的放大的fs激光系統允許SZGel的無光引發劑結構化，，從而大大提高材料的生物相容性和所制備特征的高分辨率。

 

案例8

l 挑戰：

制造具有任何所需形狀的微光學器件；優化之后的表面幾何形狀允許最小化像差或產生奇特的光分布，例如貝塞爾光束或光學渦旋。

l 解決方案：

將極高的定位精度與高分辨率制造技術相結合，可實現適用于光學應用的任意形狀的微透鏡表面粗糙度。

 

案例9

l 挑戰：

生產大型機械堅固的微針陣列，可用于微孔穿刺。

l 解決方案：

我們的技術可以制造超過cm的微結構陣列（可工作范圍：110 x 110 x 60 mm）。 可以使用不同技術（3D激光光刻，選擇性玻璃蝕刻，燒蝕）來制作針頭，可供選擇的材料有玻璃，聚合物，陶瓷，金屬。

 

案例10

l 挑戰：

微流控系統包含具有不同形狀和尺寸的元件。

l 解決方案：

當使用選擇性激光蝕刻時，可以在一個工藝步驟中刻下系統的所有組件。這項技術可以利用熔融石英制造出微流控系統，原因是熔融石英具有寬闊的透明窗口，光學和化學惰性，機械強度高。

 

案例11

l 挑戰：

數百微米范圍內的3D物體，結合任意形狀、高縱橫比、精細和/或懸浮結構。

l 解決方案：

高精度定位結合線性位移臺和振鏡掃描器可實現在幾百微米范圍內物體的無縫隙無縫結構化。結合SZGeL的高機械強度和硬凝膠形式，它允許將懸浮的、精細的和高縱橫比的特征納入相對較大的物體中。

 

案例12

l 挑戰：

光纖尖端上任意幾何形狀的三維結構。

l 解決方案：

特殊支架允許在制造系統中固定光纖。 這樣就可以在光纖尖端上制造任何一種3D結構。

 

案例13

l 挑戰：

清除陶瓷中的激光燒蝕邊緣。

l 解決方案：

用fs激光（左）和ns激光（右）對陶瓷材料進行激光燒蝕：用ns激光燒蝕時，燒蝕邊緣熔化并出現一些裂紋。與此相反，fs激光燒蝕的邊緣是干凈的，沒有影響任何周邊材料損傷。