Nedavno je tim istraživača izUniverzitet Tohokuu Japanu je uspješno koristio prilagođeni radijalno polarizirani laserski snop za fokusiranje na unutrašnjost materijala za proizvodnju sićušnih svjetlosnih mrlja, 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 mašinskoj obradi kao što je bušenje i rezanje. Iako su ultrakratki impulsni laserski izvori uspjeli postići preciznu obradu od mikrona do desetina mikrona, moderna industrija i naučna istraživanja su vidjeli rastuću potražnju za obradom manjeg obima, s preciznošću ispod 100 nanometara koja postaje nepremostiva prepreka za trenutnu tehnologiju.
Istraživači sa Univerziteta Tohoku fokusirali su se na radijalno polarizirane laserske zrake, posebne vektorske zrake koje stvaraju uzdužna električna polja u žarištu, što rezultira manjom tačkom od konvencionalnih zraka. Iako ovo svojstvo pokazuje veliki potencijal obrade, fotorefrakcija na granici zrak-materijal uzrokuje slabljenje mrlje unutar materijala, ograničavajući njegovu primjenu.
Kako bi prevladao ovaj izazov, istraživački tim je kreativno upotrijebio tehniku objektiva uranjanja u ulje, koja se obično koristi u biomikroskopiji. Primjenom cilja uranjanja 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 prelamanja, čime se osigurava stabilnost i preciznost tačke.
Istraživači su se dalje bavili ponašanjem radijalno polariziranih zraka i otkrili da se uzdužno polje uvelike pojačava kada je snop fokusiran i kombiniran s kružnim prikazom. Ovaj efekat poboljšanja proizlazi iz ukupne refleksije visokog ugla konvergencije na interfejsu staklo-vazduh. Koristeći ovaj prstenasti radijalno polarizirani snop, tim je uspio stvoriti sićušnu žarišnu tačku.
Zatim su primijenili tehniku na obradu staklenih površina ultrakratkim impulsnim laserskim snopom. Pretvoreni impuls se ispaljuje jednom na stražnjoj strani staklene podloge kako bi se stvorila rupa prečnika 67-nanometara u materijalu, veličine koja je oko 1/16 valne dužine laserskog snopa, što značajno poboljšava preciznost obrade.
Ovaj proboj ne samo da poboljšava preciznost direktne obrade materijala pomoću poboljšanog uzdužnog električnog polja, već nam pruža i jednostavan način da realizujemo skale obrade manjih od 100 nanometara“, rekao je Yuichi Kozawa, vanredni profesor na Institutu za multidisciplinarne nauke Univerziteta Tohoku. Research in Advanced Materials (IMRAM) i koautor rada Ovo će otvoriti nove mogućnosti za lasersku nanofabrikaciju u različitim industrijskim i naučnim oblastima.
