For nylig har et team af forskere fraTohoku Universiteti Japan har man med succes brugt en tilpasset radialt polariseret laserstråle til at fokusere på indersiden af et materiale for at producere bittesmå lyspletter, hvilket igen forbedrer opløsningen af lasermaterialebehandling markant.
Denne innovative tilgang, beskrevet i tidsskriftet Optics Letters, revolutionerer laserbehandlingsteknologi.
Laserbehandlingsteknologi spiller en afgørende rolle i en række industrier, herunder bilindustrien, halvledere og farmaceutiske produkter, især inden for præcisionsbearbejdning såsom boring og skæring. Selvom ultrakorte pulserende laserkilder har været i stand til at opnå præcis behandling i mikron til titusvis af mikron skala, har moderne industri og videnskabelig forskning set en stigende efterspørgsel efter mindre behandling, med en nøjagtighed under 100 nanometer, der er blevet en uoverstigelig hindring for den nuværende teknologi.
Forskere ved Tohoku University fokuserede på radialt polariserede laserstråler, specielle vektorstråler, der genererer langsgående elektriske felter i brændpunktet, hvilket resulterer i en mindre plet end konventionelle stråler. Selvom denne egenskab viser et stort behandlingspotentiale, får fotorefraktion ved luft-materiale-grænsefladen stedet til at svækkes inde i materialet, hvilket begrænser dets anvendelse.
For at overvinde denne udfordring brugte forskerholdet kreativt olienedsænkningsobjektivet, som er almindeligt anvendt i biomikroskopi. Ved at anvende olienedsænkningsmålet på enlaserbehandlet glassubstrat, bøjer lyset ikke, når det passerer gennem den nedsænkede olie og glasset, fordi olien og glasset har lignende brydningsindeks, hvilket sikrer pletstabilitet og præcision.
Forskerne dykkede yderligere ned i opførselen af radialt polariserede stråler og fandt ud af, at det langsgående felt forstærkes kraftigt, når strålen fokuseres og kombineres med et cirkulært display. Denne forbedringseffekt stammer fra den høje konvergensvinkels totale refleksion ved glas-luft-grænsefladen. Ved at bruge denne ringformede radialt polariserede stråle lykkedes det for teamet at skabe et lille brændpunkt.
De anvendte derefter teknikken til behandling af glasoverflader med en ultrakort pulseret laserstråle. Den konverterede impuls affyres én gang på bagsiden af glassubstratet for at skabe et 67-nanometer-diameter hul i materialet, en størrelse, der er omkring 1/16 af laserstrålens bølgelængde, hvilket forbedrer behandlingsnøjagtigheden væsentligt.
Dette gennembrud forbedrer ikke kun præcisionen af direkte materialebehandling ved hjælp af et forbedret langsgående elektrisk felt, men giver os også en enkel måde at realisere behandlingsskalaer på mindre end 100 nanometer," siger Yuichi Kozawa, lektor ved Tohoku University's Institute for Multidisciplinary. Forskning i avancerede materialer (IMRAM) og en medforfatter til papiret Dette vil åbne op for nye muligheder for lasernanofabrikation inden for forskellige industrielle og videnskabelige områder.
