普陀区芯片上微纳3D打印

时间:2024年01月03日 来源:

科学家们基于Nanoscribe的双光子聚合技术(2PP),发明了GRIN光学微纳制造工艺。这种新的制造技术实现了简单一步操作即可同时控制几何形状和折射率来打印自由曲面光学元件。凭借这种全新的制造工艺,科学家们完成了令人印象深刻的展示制作,打印了世界上特别小的可聚焦可见光的龙勃透镜(15µm直径)。相似于人类眼睛晶状体的梯度,这种球面晶状体的折射率向中心逐渐增加,使其具有独特的聚光特性。Nanoscribe的PhotonicProfessional打印系统可用于将不同折射率的龙勃透镜和其他自由形状的光学组件打印于微孔支架材料上(例如孔状硅材及二氧化硅)。突出特点是不再像常规的双光子聚合(2PP)那样在基体表面进行直写,而是在孔型支架内。通过调整直写激光的曝光参数可以改变微孔支架内材料的聚合量,从而影响打印材料的有效折射率。采用全新SCRIBE技术(通过激光束曝光控制的亚表面折射率)可以在保证亚微米级别的空间分辨率同时,对折射率的调节范围甚至超过0.3。现阶段,3D打印是传统制造的重要补充,属于产业增强。普陀区芯片上微纳3D打印

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Nanoscribe称,QuantumX是世界上基于双光子灰度光刻技术(two-photongrayscalelithography,2GL)的工业系统,目前该技术正在申请专利。2GL将灰度光刻技术与Nanoscribe的双光子聚合技术相结合,可生产折射和衍射微光学以及聚合物母版的原型。多层衍射光学元件(diffractiveopticalelement,DOE)可以通过在扫描平面内调制激光功率来完成,从而减少多层微制造所需的打印时间。Nanoscribe表示,折射微光学也受益于2GL工艺的加工能力,可制作单个光学元件、填充因子高达100%的阵列,以及可以在直接和无掩模工艺中实现各种形状,如球面和非球面透镜。QuantumX的软件能实时控制和监控打印作业,并通过交互式触摸屏控制面板进行操作。为了更好地管理和安排用户的项目,打印队列支持连续执行一系列打印作业。普陀区芯片上微纳3D打印微纳3D打印实际是对传统制造的补充。

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QuantumXshape作为理想的快速成型制作工具,可实现通过简单工作流程进行高精度和高设计自由度的制作。作为2019年推出的头一台双光子灰度光刻(2GL®)系统QuantumX的同系列产品,QuantumXshape提升了3D微纳加工能力,即完美平衡精度和速度以实现高精度增材制造,以达到高水平的生产力和打印质量。总而言之,工业级QuantumX打印系统系列提供了从纳米到中观尺寸结构的非常先进的微制造工艺,适用于晶圆级批量加工。作为全球头一台双光子灰度光刻激光直写系统,QuantumX可以打印出具有出色形状精度和光学质量表面的高精度微纳光学聚合物母版,可适用于批量生产的流水线工业程序,例如注塑,热压花和纳米压印等加工流程,从而拓展微纳加工工业领域的应用。2GL与这些批量生产流水线工业程序的结合得益于新技术的亚微米分辨率和灵活性的特点,同时缩短创新微纳光学器件(如衍射和折射光学器件)的整体制造时间。

来自德国亚琛工业大学以及莱布尼兹材料研究所科学家们使用Nanoscribe的3D双光子无掩模光刻系统以一种全新的方式制作带有嵌入式3D微流控器件的2D微型通道,该器件的非常重要部件是模拟蜘蛛喷丝头的复杂喷嘴设计。科学家们运用Nanoscribe的双光子聚合技术(2PP)打印微型通道的聚合物母版,并结合软光刻技术做后续复制工作。随后,在密闭的微流道中通过芯片内3D微纳加工技术直接制作复杂结构喷丝头。这种集成复杂3D结构于传统平面微流控芯片的全新方式为微纳加工制造打开了新的大门。布鲁塞尔自由大学的光子学研究小组(B-PHOT)的科学家们正在通过使用Nanoscribe双光子聚合技术(2PP)将光波导漏斗3D打印到光纤末端上来攻克将具有不同模场几何形状的两个元件之间的光束进行高效和稳健耦合这个难题。这些锥形光束漏斗可调整SMF的模式场,以匹配光子芯片上光波导模式场。Nanoscribe的2PP技术将可调整模场的锥形体作为阶跃折射率光波导光束。Nanoscribe在中国的子公司纳糯三维科技(上海)有限公司欢迎您一起探讨双光子微纳3D打印技术信息。

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为了进一步提升技术先进性,科研人员又在新材料研发的过程中发现了巨大的潜力。一方面,利用SCRIBE新技术的情况下,高折射率的光刻胶可进一步拓展对打印结构的光学性能的调节度。另一方面,低自发荧光的可打印材料非常适用于生物成像领域。Nanoscribe公司的IP系列光刻胶,例如具有高折射率的IP-n162和具有生物相容性和低自发荧光的IP-Visio已经为接下来的研究提供了进一步的可能。为了证明SCRIBE新技术的巨大潜力,科研人员打印了众多令人瞩目的光学组件,例如已经提到的龙勃透镜。此外科研人员还打印了消色差双合透镜(如图示)。通过色散透镜聚焦的光因波长不同焦点位置也不尽相同。通过组合不同折射率的透镜可帮助降低透镜的色差。在给出的例子中,成像中的荧光强度和折射率高度相关,同时将打印的双透镜中的每个单独透镜可视化。基于微纳尺度的3D打印技术,可定制设计光学性能优异、超高精度、超薄尺度的透镜。闵行区双光子微纳3D打印三微光刻

越来越多的艺术家、设计师参与到3D打印技术的应用中。普陀区芯片上微纳3D打印

QuantumXshape作为理想的快速成型制作工具,可实现通过简单工作流程进行高精度和高设计自由度的制作。作为2019年推出的头一台双光子灰度光刻(2GL®)系统QuantumX的同系列产品,QuantumXshape提升了3D微纳加工能力,即完美平衡精度和速度以实现高精度增材制造,以达到高水平的生产力和打印质量。总而言之,工业级QuantumX打印系统系列提供了从纳米到中观尺寸结构的非常先进的微制造工艺,适用于晶圆级批量加工。高速3D微纳加工系统QuantumXshape可实现出色形状精度和高精度制作。这种高质量的打印效果是结合了特别先进的振镜系统和智能电子系统控制单元的结果,同时还离不开工业级飞秒脉冲激光器以及平稳坚固的花岗岩操作平台。QuantumXshape具有先进的激光焦点轨迹控制,可操控振镜加速和减速至特别快的扫描速度,并以1MHz调制速率动态调整激光功率。普陀区芯片上微纳3D打印

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