اخیراً تیمی از محققان ازدانشگاه توهوکودر ژاپن با موفقیت از پرتو لیزر شعاعی پلاریزه سفارشی برای تمرکز بر روی داخل ماده برای تولید نقاط ریز نور استفاده کرده است که به نوبه خود وضوح پردازش مواد لیزری را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد.
این رویکرد نوآورانه که در مجله Optics Letters شرح داده شده است، فناوری پردازش لیزر را متحول می کند.
فناوری پردازش لیزر در تعدادی از صنایع از جمله خودروسازی، نیمه هادی ها و داروسازی، به ویژه در ماشینکاری دقیق مانند حفاری و برش، نقش حیاتی ایفا می کند. اگرچه منابع لیزر پالسی اولتراکوتاه قادر به پردازش دقیق در مقیاس میکرون تا دهها میکرون بودهاند، صنعت مدرن و تحقیقات علمی تقاضای فزایندهای برای پردازش در مقیاس کوچکتر داشتهاند و دقت زیر 100 نانومتر به یک مانع غیرقابل عبور برای فناوری فعلی تبدیل شده است.
محققان دانشگاه توهوکو بر پرتوهای لیزر قطبی شعاعی تمرکز کردند، پرتوهای برداری ویژه ای که میدان های الکتریکی طولی را در نقطه کانونی ایجاد می کنند و در نتیجه نقطه کوچکتری نسبت به پرتوهای معمولی ایجاد می کنند. اگرچه این ویژگی پتانسیل پردازش بالایی را نشان میدهد، انکسار نوری در رابط هوا و ماده باعث ضعیف شدن لکه در داخل ماده میشود و کاربرد آن را محدود میکند.
برای غلبه بر این چالش، تیم تحقیقاتی به طور خلاقانه ای از تکنیک هدف غوطه وری در روغن استفاده کردند که معمولاً در بیومیکروسکوپی استفاده می شود. با اعمال هدف غوطه ور شدن روغن به aبستر شیشه ای پردازش شده با لیزرنور هنگام عبور از روغن غوطهور شده و شیشه خم نمیشود، زیرا روغن و شیشه دارای ضریب شکست مشابهی هستند و در نتیجه پایداری و دقت نقطه را تضمین میکنند.
محققان به بررسی رفتار پرتوهای قطبی شعاعی پرداختند و دریافتند که وقتی پرتو متمرکز شده و با یک نمایشگر دایره ای ترکیب می شود، میدان طولی به شدت افزایش می یابد. این اثر افزایشی از بازتاب کلی زاویه همگرایی بالا در رابط شیشه-هوا ناشی می شود. با استفاده از این پرتو قطبی شعاعی حلقوی، تیم موفق به ایجاد یک نقطه کانونی کوچک شد.
آنها سپس این تکنیک را برای پردازش سطوح شیشه ای با پرتو لیزر پالسی اولتراکوتاه به کار بردند. پالس تبدیل شده یک بار در پشت زیرلایه شیشه ای شلیک می شود تا یک سوراخ به قطر 67-نانو متر در ماده ایجاد شود، اندازه ای که حدود 1/16 طول موج پرتو لیزر است که به طور قابل توجهی دقت پردازش را بهبود می بخشد.
یوئیچی کوزاوا، دانشیار موسسه چند رشته ای دانشگاه توهوکو گفت: این پیشرفت نه تنها دقت پردازش مستقیم مواد را با استفاده از یک میدان الکتریکی طولی تقویت شده بهبود می بخشد، بلکه راه ساده ای برای درک مقیاس های پردازش کمتر از 100 نانومتر در اختیار ما قرار می دهد. پژوهش در مواد پیشرفته (IMRAM) و یکی از نویسندگان مقاله، این امکان را برای نانوساخت لیزری در زمینه های مختلف صنعتی و علمی ایجاد می کند.
