F'dawn l-aħħar snin, it-teknoloġija tal-istampar 3D intużat dejjem aktar f'varjetà ta 'industriji, speċjalment fil-manifattura ta' preċiżjoni u l-ottika. Tim ta’ riċerkaturi mill-Università ta’ Stuttgart fil-Ġermanja reċentement għamel aavvanz kbirmeta wrew għall-ewwel darba li l-ottika minjatura bbażata fuq polimeri stampati 3D huma kapaċi jifilħu s-sħana u l-enerġija ġġenerati ġewwa lejżer. Din l-iskoperta twitti t-triq għall-fabbrikazzjoni ta 'sorsi tal-lejżer rħas, kompatti u stabbli li huma estremament importanti f'varjetà ta' xenarji ta 'applikazzjoni, speċjalment f'sistemi LIDAR użati f'karozzi li jsuqu waħedhom.
Simon Angstenberger, kap tat-tim tar-riċerka fl-Istitut tal-Fiżika IV fl-Università ta 'Stuttgart, qal: "B'użu tat-teknoloġija tal-istampar 3D, ħloqna mikro-ottika ta' kwalità għolja direttament fuq il-fibri tal-ħġieġ ġewwa l-lejżer, b'mod sinifikanti nnaqqsu d-daqs tiegħu. . Din hija l-ewwel darba li tali ottiċi stampati 3D intużaw f'lejżer attwali, u juru bis-sħiħ il-limitu ta 'tolleranza għolja għall-ħsara u l-istabbiltà tagħhom."
Fil-ġurnal Optics Letters, it-tim jiddeskrivi fid-dettall kif stampaw 3D il-mikro-ottika direttament fuq il-fibra ottika, u b'hekk għaqqad sewwa l-fibra mal-kristall tal-lejżer f'oxxillatur tal-laser wieħed. Il-laser ibridu kien kapaċi jopera b'mod stabbli f'1063.4 nm b'qawwa ta 'ħruġ ta' aktar minn 20 mW u qawwa massima ta 'ħruġ ta' 37 mW.
Il-lejżer il-ġdid jgħaqqad il-kumpattezza, ir-robustezza u l-vantaġġi ta 'spiża baxxa tal-lejżers tal-fibra mal-benefiċċji tal-lejżers fi stat solidu bbażati fuq il-kristall, li għandhom firxa wiesgħa ta' karatteristiċi ta 'prestazzjoni bħal poteri u kuluri differenti. Id-disinn tal-laser akkoppjat bil-fibra bl-użu ta 'lenti stampata 3D jidher fil-Fig. 1.
Simon Angstenberger jinnota, "S'issa, l-ottika stampata 3D intużat prinċipalment f'xenarji ta' enerġija baxxa, bħall-endoskopija. Madankollu, nuru l-potenzjal ta 'dawn it-teknoloġiji għal applikazzjonijiet ta' qawwa għolja, bħal għall-fotolitografija u l-immarkar bil-lejżer. Aħna nuru li dawn il-mikro-ottiċi 3D stampati direttament fuq fibri ottiċi jistgħu jikkonċentraw ammonti kbar ta 'dawl għal punt wieħed, li huwa ta' valur kbir f'applikazzjonijiet fil-mediċina, bħall-qerda preċiża taċ-ċelloli tal-kanċer."
Nagħmlu lentijiet mikroskala direttament fuq fibri ottiċi
L-Istitut tal-Fiżika IV fl-Università ta 'Stuttgart għandu esperjenza estensiva ta' riċerka fil-qasam tal-mikro-ottika stampata bi 3D, b'kompetenza partikolari fl-istampar direttament fuq fibri ottiċi. Jużaw metodu ta 'stampar 3D imsejjaħ "polimerizzazzjoni ta' żewġ fotoni", li fih laser infra-aħmar huwa ffukat f'fotoreżist sensittiv għall-UV.
Fiż-żona fokali tal-lejżer, żewġ fotoni infra-aħmar huma assorbiti fl-istess ħin, li jsaħħaħ ir-reżistenza UV. Billi tmexxi l-punt fokali, forom multipli jistgħu jinħolqu bi preċiżjoni għolja. Din it-teknoloġija mhux biss tippermetti l-fabbrikazzjoni ta 'ottika minjatura iżda wkoll funzjonijiet ġodda bħall-ħolqien ta' elementi ottiċi ta 'forma ħielsa jew sistemi ta' lenti kumplessi.
Dawn il-komponenti stampati 3D huma magħmula minn polimeri, u konna inċerti jekk ikunux kapaċi jifilħu l-ammonti kbar ta 'sħana u qawwa ottika ġġenerati fil-kavità tal-lejżer, "jgħid Simon Angstenberger. Madankollu, aktar tard instab li l-ebda ħsara ma ġiet osservata fuq il-lentijiet anke wara li tħaddem il-lejżer għal perjodu twil ta 'żmien għal diversi sigħat, li juri l-istabbiltà estremament għolja tagħhom."
F'dan l-aħħar studju, ir-riċerkaturi użaw printer 3D manifatturat minn Nanoscribe biex jiffabbrikaw lentijiet b'dijametru ta' 0.25 mm u għoli ta' 80 μm fit-tarf ta' fibri ottiċi tal-istess dijametru permezz ta' żewġ- polimerizzazzjoni tal-fotoni (Fig. 2). Il-proċess jinvolvi d-disinn tal-ottika, id-dħul tal-fibra fil-printer 3D, u mbagħad stampar preċiżament tal-mikrostruttura fit-tarf tal-fibra, li teħtieġ grad għoli ta 'preċiżjoni fl-allinjament tal-fibri stampati u fl-istampar innifsu.
Ħolqien tal-Laser Ibridu
Wara li l-istampar 3D tlesta, it-tim beda jassembla l-lejżer u l-kavità tal-lejżer. B'differenza kavitajiet tal-lejżer tradizzjonali li jużaw mirja goffi u għaljin, użaw fibri biex jiffurmaw parti mill-kavità, u ħolqu laser ibridu uniku tal-fibra-kristall. F'dan id-disinn, lentijiet minjatura stampati fuq it-tarf tal-fibra jintużaw biex jiffokaw u jiġbru jew jgħaqqdu d-dawl emess u riċevut mill-kristall tal-laser. Biex tittejjeb l-istabbiltà tas-sistema u tnaqqas l-effetti tat-turbolenza tal-arja, ir-riċerkaturi assiguraw il-fibra ma 'detentur. Notevolment, il-kristall u l-lenti stampata għandhom daqs kompatt ħafna ta '5 × 5 cm².
Billi rreġistraw kontinwament l-output tal-qawwa tal-lejżer għal diversi sigħat, ir-riċerkaturi vverifikaw li ma kien hemm l-ebda degradazzjoni fil-prestazzjoni tal-ottika stampata 3D fis-sistema u li ma affettwax l-effettività operattiva fit-tul tal-lejżer. Barra minn hekk, l-osservazzjoni tal-ottika fil-kavità tal-lejżer bl-użu ta 'mikroskopju elettroniku tal-iskannjar ma żvelat l-ebda ħsara viżibbli. Simon Angstenberger innota, "Sibna li l-ottika stampata kienet aktar stabbli meta mqabbla mal-ħakk Bragg tal-fibra kummerċjali li użajna, li fl-aħħar illimitat il-qawwa massima tagħna."
It-tim tar-riċerka bħalissa qed jaħdem biex jottimizza l-effiċjenza tal-ottika stampata 3D. Huma jippjanaw li jużaw fibri ottiċi akbar b'lenti ta 'forma ħielsa ottimizzata u disinji ta' lenti asferiċi jew jippruvaw jistampaw kombinazzjonijiet ta 'lenti direttament fuq il-fibra biex jagħtu spinta lill-qawwa tal-ħruġ. Fl-istess ħin, jippjanaw li jużaw tipi differenti ta 'kristalli fil-lejżers, li se jippermettu l-adattament u l-ottimizzazzjoni tal-karatteristiċi tal-produzzjoni għal applikazzjonijiet speċifiċi.
