Incisione chimica selettiva del femtosecondo, incisione selettiva dello spazio-insensibile alla polarizzazione in silice fusa indotta da irradiazione laser al picosecondo

I ricercatori migliorano l’incisione chimica selettiva del femtosecondo

In un documento dal titolo ” Incisione selettiva dello spazio-insensibile alla polarizzazione in silice fusa indotta da irradiazione laser al picosecondo “, un gruppo di ricercatori discute di incisione chimica spaziale selettiva, che può essere ottenuta quando la silice fusa viene irradiata con fasci laser a femtosecondi focalizzati. I laser a femtosecondi sono uno strumento prezioso per la creazione di microstrutture 3D in materiali trasparenti, incluso il vetro. La tecnica è stata utilizzata per fabbricare vari dispositivi microfluidici e componenti ottici.

Nei loro esperimenti, i ricercatori hanno utilizzato campioni di vetro di silice fusa come substrati di elaborazione. Per la scrittura diretta al laser è stato utilizzato un sistema laser ultracorti.

“Per valutare la dipendenza della velocità di incisione su varie combinazioni di durata dell’impulso, polarizzazione e potenza del laser, abbiamo scansionato gruppi di linee (ogni gruppo contiene cinque linee parallele) con una lunghezza di 10 mm e una spaziatura di linea di 50 μm sotto i diversi condizioni “, affermano i ricercatori. “Le cinque linee di ciascun gruppo sono state scritte nella stessa condizione e le misurazioni sono state eseguite calcolando la media dei dati ottenuti dalle singole linee nello stesso gruppo”.

Dopo l’irradiazione laser, i campioni di vetro sono stati sottoposti a post-trattamento e sono stati quindi esaminati mediante microscopia ottica e microscopia elettronica a scansione.

“L’influenza delle durate degli impulsi sulle velocità di incisione può essere suddivisa in due regimi: 0,27 ps (270fs) ~ 4ps e 4 ~ 10 ps. Nel regime tra 0,27 ps e 4 ps, si può vedere una forte dipendenza della velocità di incisione sulla polarizzazione del raggio laser “, spiegano i ricercatori. “Le velocità di incisione ottenute con raggi laser linearmente polarizzati (R ⊥, θ = 90 °) sono significativamente superiori a quelle ottenute con i raggi laser polarizzati circolarmente (RΟ, circolari) e con il laser polarizzato linearmente (R∥, θ = 0 °) travi. In particolare, una velocità di incisione di 766,3 ± 22,2 μm / ora può essere ottenuta con i fasci laser polarizzati linearmente (R⊥) a 2p quando la potenza del laser è impostata a 400 mW (vedere Figura 1d e Tabella 1), che è la più alta tasso di incisione ottenuto nelle nostre indagini “.

La dipendenza della velocità di incisione sulla polarizzazione del laser di scrittura origina dalla formazione di nanogratings in silice fusa sotto irradiazione ripetuta con impulsi laser ultracorti; pertanto, i ricercatori continuano, i comportamenti di incisione sono dominati dall’esistenza di nanogratings indotti da impulsi laser ultracorti.

I risultati di incisione sono molto diversi, tuttavia, nel regime tra 4ps e 10 ps. Le velocità di incisione ottenute con i raggi laser polarizzati circolarmente (R) e i raggi laser polarizzati linearmente (R) aumentano notevolmente, mentre diminuisce la velocità ottenuta con i raggi laser linearmente polarizzati (R). Quando la durata dell’impulso ha raggiunto 10ps, la dipendenza della velocità di incisione sulla polarizzazione del laser di scrittura è quasi scomparsa.

“Per concludere, le nostre indagini rivelano una nuova regione di interazione di impulsi laser ultracorti con silice fusa che non forma né modifiche lisce (cioè regione 1) né nanorazze (cioè regione 2) o nanovoidi (cioè regione 3) come riportato in precedenza “concludono i ricercatori. È dimostrato che l’irradiazione del laser al picosecondo può produrre nanocaste interconnesse che sono orientate preferenzialmente lungo la direzione della scansione laser. La caratteristica rivelata è usata per fabbricare canali microfluidici lungo direzioni diverse per raggiungere le alte velocità di incisione insensibili allo stato di polarizzazione del laser di scrittura. “

La produzione di canali microfluidici è complessa. Attualmente, spesso richiede molto lavoro manuale, fondendo diverse parti o una catena di tecnologie che lavorano insieme. Sebbene all’inizio questo approccio al picosecondo possa portare ad una valida tecnologia commerciale nella produzione di microfluidi.

Gli autori del documento includono Xiaolong Li, Jian Xu, Zijie Lin, Jia Qi, Peng Wang, Wei Chu, Zhiwei Fang, Zhenhua Wang, Zhifang Chai e Ya Cheng.

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