繼Science又拿一稿，濱松SLM參與飛秒激光極端制造新突破之后，濱松空間光調(diào)制器(SLM)又一次成為浙江大學(xué)、之江實(shí)驗(yàn)室超分辨雙光子聚合系統(tǒng)光場(chǎng)調(diào)控的核心器件。

最近，浙江大學(xué)、之江實(shí)驗(yàn)室劉旭教授和匡翠方教授團(tuán)隊(duì)基于前期遠(yuǎn)場(chǎng)超分辨技術(shù)的研究經(jīng)驗(yàn)，提出了一種新型的雙通道激光納米直寫方法。該方法突破了光學(xué)衍射極限，提高了激光直寫“打印”的精度和速度。

研究成果以“Direct laser writing breaking diffraction barrier based on two-focus parallelperipheral-photoinhibition lithography”為題發(fā)表在Advanced Photonics 上。

圖1 論文原文展示團(tuán)隊(duì)深入研究發(fā)展了暗斑調(diào)控技術(shù)、雙通道調(diào)控技術(shù)、邊緣光抑制技術(shù)、防漂移技術(shù)、三維模型解析技術(shù)和新型光刻膠技術(shù)。所研制的裝置刻寫效率比市面上的單通道裝置產(chǎn)品提升一倍，最小二維線寬達(dá)到40 nm，空間懸浮線橫向線寬穩(wěn)定在20-30 nm?；谄癃?dú)立調(diào)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了通道間的獨(dú)立控制，雙通道可以并行打印不同的任務(wù)。突破了傳統(tǒng)并行方法局限于周期性結(jié)構(gòu)打印的問題，能廣泛應(yīng)用于制造非周期性結(jié)構(gòu)和高度復(fù)雜結(jié)構(gòu)。這進(jìn)一步擴(kuò)展了激光直寫光學(xué)制造的潛在應(yīng)用范圍，使該裝置有望成為可支持眾多領(lǐng)域發(fā)展的實(shí)用支撐設(shè)備。

圖2 雙通道超衍射極限激光直寫裝置

圖3 亞50 nm線寬結(jié)構(gòu)

采用激光直寫打印比特點(diǎn)結(jié)構(gòu)在大數(shù)據(jù)光存儲(chǔ)方面具有極大的應(yīng)用潛力。圖4展示了雙通道系統(tǒng)在打印比特點(diǎn)圖案上的能力，其中，(a)圖是打印結(jié)果的掃描電子顯微鏡圖，(b)、(c)圖分別是(a)中黃色和藍(lán)色方框的放大圖，比特點(diǎn)的水平和垂直間距為200 nm，比例尺為1 μm。(a)圖中的上半部分采用邊緣光抑制打印，點(diǎn)結(jié)構(gòu)間隙清晰可辨;相比之下，采用傳統(tǒng)雙光子打印的下半部分，點(diǎn)結(jié)構(gòu)十分模糊。正常的單光束路徑系統(tǒng)中，這兩行必須單獨(dú)打印;而在雙通道系統(tǒng)中，兩個(gè)圖案可同時(shí)打印，可見該方法的效率是普通單光路系統(tǒng)的兩倍。

圖4 位點(diǎn)圖形打印結(jié)果

為了測(cè)試實(shí)際3D納米結(jié)構(gòu)的并行打印效果，研究人員還打印了超材料結(jié)構(gòu)立方體。打印結(jié)果如圖5所示。

圖5 超材料立方體打印結(jié)果在上述研究中，研究團(tuán)隊(duì)選擇了兩款濱松空間光調(diào)制器(SLM)作為核心實(shí)驗(yàn)儀器。

圖6 濱松空間光調(diào)制器，點(diǎn)擊獲取產(chǎn)品資料超分辨雙光子聚合需要將超快激光完美聚焦至衍射極限，抑制光則需構(gòu)建為環(huán)形光束并精確與工作激光重合，對(duì)系統(tǒng)的像差、穩(wěn)定性、位相調(diào)控精度和準(zhǔn)確度都有極高要求。

劉旭教授和匡翠方教授團(tuán)隊(duì)在使用過(guò)濱松的SLM后表示：

系統(tǒng)中采用的兩款濱松SLM分別用于實(shí)現(xiàn)對(duì)780 nm脈沖激發(fā)光和532 nm連續(xù)抑制光的調(diào)控。濱松SLM在超分辨雙光子聚合系統(tǒng)作為光場(chǎng)調(diào)控的核心器件表現(xiàn)不俗，具有諸多優(yōu)勢(shì)功能：

具備完備的二次開發(fā)包及例程，方便科研人員完成自定義功能和應(yīng)用程序開發(fā);?

高效率：采用介質(zhì)反射膜，95%光利用率，充分利用激光能量;?

低吸收、高損傷閾值：可使用較高功率激光以實(shí)現(xiàn)多路并行操作，即使在無(wú)水冷情況下也具備高功率適應(yīng)性和穩(wěn)定性;

精密準(zhǔn)確的位相調(diào)節(jié)和位相穩(wěn)定性：滿足十納米量級(jí)超分辨雙光子聚合對(duì)光斑、對(duì)準(zhǔn)、指向性的精密控制和穩(wěn)定運(yùn)行的要求;

外形設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、緊湊，使用方便，易于集成。

圖7 論文原文：濱松SLM可進(jìn)行多焦點(diǎn)并行加工

濱松早在1980年就已經(jīng)開始了空間光調(diào)制器的研發(fā)歷程。本著探索人類未知未涉的精神，一代一代產(chǎn)品的更新?lián)Q代，一代一代技術(shù)的推陳出新，到今年已經(jīng)走過(guò)了42個(gè)年頭。

圖8 濱松空間光調(diào)制器發(fā)展歷程

這幾年，濱松中國(guó)工程師，比如說(shuō)大家熟知的大師姐、梓爺，都不斷地在濱松官微、B站賬號(hào)、技術(shù)文章網(wǎng)站SHARE等平臺(tái)推出了許多技術(shù)干貨，涵蓋產(chǎn)品剖析、參數(shù)解析、算法介紹、軟件講解、應(yīng)用介紹、常見問題解答等等。(點(diǎn)擊“空間光調(diào)制器”，即可獲得往期文章合集。)

我們非常真誠(chéng)地希望幫助用戶了解SLM、用好SLM，將它帶去廣袤的應(yīng)用世界，成為研究者們、制造者們開拓未知未涉的一份堅(jiān)實(shí)力量。

審核編輯 黃宇