現(xiàn)代激光加工，以超快激光加工為主，即使用高強(qiáng)度的超快激光進(jìn)行材料加工。具有峰值功率高、熱熔區(qū)域小、加工速度快和重復(fù)精度高的特點(diǎn)。 濱松LCOS-SLM則以其高精度的三維多點(diǎn)整形(通常使用CGH算法調(diào)制相位)功能;產(chǎn)生“長焦深”的貝塞爾光用于激光切割功能;以及可實(shí)時(shí)矯正像差、實(shí)時(shí)通過軟件改變加工激光的聚焦深度和形狀的特性等，被此應(yīng)用納入麾下。

2022年1月20日，浙大邱建榮教授團(tuán)隊(duì)與之江實(shí)驗(yàn)室譚德志博士團(tuán)隊(duì)合作，在Science發(fā)表了題為“Three-dimensional directlithography of stable perovskitenanocrystals in glass”的文章，研究報(bào)告了具有可調(diào)成分和玻璃帶隙的鈣鈦礦納米晶體(PNCs)的三維 (3D) 直接光刻。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了飛秒激光誘導(dǎo)的空間選擇性微納分相和離子交換規(guī)律，開拓了飛秒激光三維極端制造新技術(shù)，首次在特別制備的均勻無色透明的玻璃材料內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)了帶隙可控的三維半導(dǎo)體納米晶結(jié)構(gòu)，為光存儲、微型發(fā)光二極管等提供了新的方向。

正如上面的比喻一樣，飛秒激光就如一把鋒利的“刻刀”，但是要想實(shí)現(xiàn)精密的“雕刻”，“主刀的手”至關(guān)重要。在諸多的影響因素中，空間光調(diào)制器(SLM)是關(guān)鍵之一。

為了能充分發(fā)揮“刻刀”的性能，SLM首先需要承受住高強(qiáng)度的激光，也就是具有抗強(qiáng)光特性，同時(shí)還要保證高的光利用率，減少光損失，別讓“利刃”變“鈍”了。

研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)中，選用了 濱松LCOS-SLM X13138。論文中提到擁有1280 ×1024像素的LCOS-SLM X13138，其光利用率高達(dá)90%以上(有實(shí)測顯示可達(dá)97%)，實(shí)驗(yàn)使用了2500 mW的激光，通過SLM調(diào)制出一個(gè)3 × 3的激光點(diǎn)陣，以9道獨(dú)立的激光光束聚焦至玻璃內(nèi)部，進(jìn)行了多點(diǎn)加工。

由于材料和設(shè)計(jì)的限制，器件的抗強(qiáng)光特性還不完善(光強(qiáng)閾值低)，截止到2017年，LCOS-SLM最高也只能承受幾十瓦/cm2的激光功率密度。所以一直以來，其并未被大范圍應(yīng)用，僅用在了一些特定的激光加工材料上(往往是所需激光能量較低的被加工件)，如塑料焊接，晶圓或玻璃切割(濱松的SDE激光隱形切割引擎，就是以空間光調(diào)制器為內(nèi)核的)。

隨著產(chǎn)品技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及更廣泛的行業(yè)測試數(shù)據(jù)的支持，如今濱松的LCOS-SLM被證實(shí)最高可完全承受210W/cm2的平均功率、幾百兆瓦/cm2的皮秒激光器峰值功率、以及幾十G瓦/cm2的飛秒激光器峰值功率。掃描下方二維碼了解更多試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

審核編輯 黃宇