Nedavno je tim istraživača izSveučilište Tohokuu Japanu je uspješno upotrijebio prilagođenu radijalno polariziranu lasersku zraku za fokusiranje na unutrašnjost materijala za proizvodnju sićušnih svjetlosnih točkica, što zauzvrat značajno poboljšava rezoluciju laserske obrade materijala.
Ovaj inovativni pristup, detaljno opisan u časopisu Optics Letters, revolucionira tehnologiju laserske obrade.
Tehnologija laserske obrade igra vitalnu ulogu u brojnim industrijama, uključujući automobilsku, poluvodičku i farmaceutsku, posebno u preciznoj strojnoj obradi kao što je bušenje i rezanje. Iako su ultrakratki pulsirajući laserski izvori uspjeli postići preciznu obradu na razini od mikrona do desetaka mikrona, moderna industrija i znanstvena istraživanja bilježe rastuću potražnju za obradom manjih razmjera, pri čemu točnost ispod 100 nanometara postaje nepremostiva prepreka za trenutnu tehnologiju.
Istraživači sa Sveučilišta Tohoku usredotočili su se na radijalno polarizirane laserske zrake, posebne vektorske zrake koje generiraju uzdužna električna polja u žarišnoj točki, što rezultira manjom točkom od konvencionalnih zraka. Iako ovo svojstvo pokazuje veliki potencijal obrade, fotorefrakcija na granici zrak-materijal uzrokuje slabljenje točke unutar materijala, ograničavajući njegovu primjenu.
Kako bi prevladao ovaj izazov, istraživački tim kreativno je upotrijebio tehniku objektiva uranjanja u ulje, koja se obično koristi u biomikroskopiji. Primjenom objektiva uronjenog u ulje na alaserski obrađena staklena podloga, svjetlost se ne savija dok prolazi kroz uronjeno ulje i staklo jer ulje i staklo imaju slične indekse loma, čime se osigurava stabilnost i preciznost točke.
Istraživači su dalje istraživali ponašanje radijalno polariziranih zraka i otkrili da je uzdužno polje znatno pojačano kada je zraka fokusirana i kombinirana s kružnim prikazom. Ovaj učinak poboljšanja proizlazi iz potpune refleksije visokog kuta konvergencije na sučelju staklo-zrak. Koristeći ovu prstenastu radijalno polariziranu zraku, tim je uspio stvoriti sićušnu žarišnu točku.
Potom su tehniku primijenili na obradu staklenih površina ultrakratkom pulsirajućom laserskom zrakom. Pretvoreni puls ispaljuje se jednom na stražnjoj strani staklene podloge kako bi se stvorila rupa 67-nanometarskog promjera u materijalu, veličine koja je oko 1/16 valne duljine laserske zrake, značajno poboljšavajući točnost obrade.
Ovo otkriće ne samo da poboljšava preciznost izravne obrade materijala korištenjem poboljšanog uzdužnog električnog polja, već nam također pruža jednostavan način za realizaciju skala obrade manjih od 100 nanometara," rekao je Yuichi Kozawa, izvanredni profesor na Institutu za multidisciplinarne nauke Sveučilišta Tohoku Research in Advanced Materials (IMRAM) i koautor rada. To će otvoriti nove mogućnosti za lasersku nanofabrikaciju u raznim industrijskim i znanstvenim područjima."
