Ανακάλυψη στη Λέιζερ Γραφή – Ανεπανάληπτη Ταχύτητα και Ακρίβεια Επιτεύχθηκαν

Μια ομάδα μηχανικών από το Zhejiang Lab και το Zhejiang University στην Κίνα παρουσίασε μια νέα μέθοδο άμεσης χάραξης λέιζερ που αξιοποιεί διπλές δέσμες για βελτιωμένη ακρίβεια. Το αναβαθμισμένο σύστημα θα μπορούσε να επιτρέψει στους μηχανικούς να δημιουργούν πιο ανθεκτικά και ισχυρά οπτικά στοιχεία, συστήματα μνήμης και πολλά άλλα.  Εδώ είναι ό,τι πρέπει να γνωρίζετε.

Άμεση Χάραξη Λέιζερ

Η άμεση χάραξη λέιζερ ή πολυφωτονική λιθογραφία είναι μια διαδικασία κατασκευής που αναφέρεται στη χρήση λέιζερ για την πρόκληση ακριβούς 3Δ πολυμερισμού σε υλικά. Αυτές οι δέσμες επιτρέπουν στους μηχανικούς να δημιουργούν ελεγχόμενες σημάνσεις και άλλες ζημιές για να παρέχουν ακριβή οπτική απόκριση.
Εντυπωσιακά, αυτά τα συστήματα μπορούν να παράγουν πολύπλοκα σχέδια που είναι λεπτότερα από ένα ανθρώπινο τριχό. Ως εκ τούτου, είναι ιδανικά για την κατασκευή οπτικών εξαρτημάτων και άλλου ακριβούς εξοπλισμού που χρησιμοποιείται στα σύγχρονα ηλεκτρονικά.

Προβλήματα με τις Τρέχουσες Μεθόδους Άμεσης Χάραξης Λέιζερ

Η άμεση χάραξη λέιζερ είναι μια πολύτιμη διαδικασία κατασκευής που χρησιμοποιείται σε πολλούς κλάδους σήμερα. Ωστόσο, έχει πολλές περιορισμούς που έχουν επιβραδύνει περαιτέρω υιοθέτηση και καινοτομία. Για παράδειγμα, η πιο κοινή μέθοδος χρησιμοποιεί τζάμια (blinds) για να διακόπτει το λέιζερ όταν δεν χρειάζεται.
Δυστυχώς, αυτή η προσέγγιση οδηγεί σε διαρροή φωτονίων του λέιζερ κατά τη διαδικασία, μειώνοντας την ποιότητα και την ικανότητα να μειώνονται τα σχέδια. Επιπλέον, η διαρροή μπορεί να προκαλέσει ανεπιθύμητη έκθεση και να μειώσει την ακρίβεια του σχεδίου.

Λεπτομέρειες της Μελέτης

Οι μηχανικοί πίσω από τη μελέτη Super-resolution direct laser writing via multiphoton and peripheral photoinhibition photolithography¹ που δημοσιεύτηκε στο Optics Letters, επιδιώκουν να ανοίξουν μια νέα εποχή AR/VR και άλλων προηγμένων τεχνολογιών. Η μελέτη παρουσιάζει μια προσέγγιση υπερ-ανάλυσης 3Δ DLW που βελτιώνει σημαντικά την απόδοση σε σύγκριση με τις προηγούμενες. Αυτή η αναβαθμισμένη διαδικασία θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για καλύτερο VR, οπτικά, υπολογιστές και πολλά άλλα.

Διπλή Δέσμη Οπτική Διάταξη

Ο επιστήμονας παρουσίασε μια διπλή δέσμη οπτική διάταξη που χρησιμοποίησε λέιζερ φεμτοδευτερολέπτου 525 nm ως πηγή εξαγωγικού φωτός.  Αυτό το λέιζερ λειτουργούσε σε συνδυασμό με λέιζερ πικοδευτερολέπτου 532 nm. Η δεύτερη δέσμη χρησιμοποιείται για να σταματήσει τις περιοχές πολυμερισμού γύρω από την περιοχή που εκτέθηκε στο λέιζερ.
Η επιλογή χρήσης πολυφωτονικού DLW και DLW με περιφερική φωτοαναστολή παρέχει στους μηχανικούς σημαντικά οφέλη όπως αυξημένη ελεγχόμενη. Συγκεκριμένα, η ομάδα χρειάστηκε να παρακολουθεί και να ρυθμίζει την ένταση του λέιζερ, την εστίαση, την ευθυγράμμιση,  τις διακυμάνσεις ισχύος,  την απόκλιση και το φαινόμενο μνήμης για να επιτύχει τα επιθυμητά αποτελέσματα.

Φωτοαντιστέγαση

Οι μηχανικοί δημιούργησαν μια φωτοαντιστέγαση που ενσωματώνει PETA σε συνδυασμό με ένα υλικό που ονομάζεται BTPOS. Σημαντικό είναι ότι οι φωτοαντιστέγασες είναι ευαίσθητα στο φως υλικά που παίζουν ζωτικό ρόλο στα σημερινά μικροκύκλωμα και άλλα υψηλής τεχνολογίας ηλεκτρονικά. Σε αυτό το πείραμα, ο κύριος σκοπός ήταν η αποτροπή διασύνδεσης κατά τη δημιουργία νανοκλίμακων υψηλής ανάλυσης γραμμικών μοτίβων.

Χωρικός Διαμορφωτής Φωτός (SLM)

Οι μηχανικοί βελτίωσαν τα πάντα χρησιμοποιώντας έναν χωρικό διαμορφωτή φωτός. Αυτό το εξάρτημα υλικού είναι υπεύθυνο για τη διαμόρφωση του φωτός εξαγωγής και αναστολής. Η βελτιστοποίηση βελτιώθηκε μετά την προσθήκη πολυωνύμων Zernike στο SLM. Αυτό το βήμα επέτρεψε στην ομάδα να διορθώσει τις παραμορφώσεις του κυματικού πεδίου και να σταθεροποιήσει τις δέσμες.

Πώς Λειτουργεί το Σύστημα

Το αναβαθμισμένο DLW λειτουργεί χρησιμοποιώντας και τα δύο λέιζερ σε συνδυασμό. Πρώτα, το λέιζερ φεμτοδευτερολέπτου μιμείται έναν διακόπτη καθυστέρησης 2700 ps πριν ενεργοποιήσει το λέιζερ πικοδευτερολέπτου.  Σημαντικό είναι ότι τα λέιζερ έχουν επίσης ελαφρώς διαφορετικές οπτικές διαδρομές. Αυτή η προσέγγιση επιτρέπει εκτυπώσεις υψηλής ανάλυσης και ακρίβειας σε νανοκλίμακα.

Δοκιμή Άμεσης Χάραξης Λέιζερ

Για να δοκιμάσουν τη θεωρία τους, οι μηχανικοί δημιούργησαν αρκετές νανοδομές. Η ομάδα ξεκίνησε εκτυπώνοντας νάνοι ξύλινες στοίβες χρησιμοποιώντας πλευρική απόσταση ραβδιών από 300 nm έως 225 nm. Οι νάνοι ξύλινες στοίβες είναι ένα ιδανικό σενάριο δοκιμής καθώς δείχνουν την πολυπλοκότητα και την λεπτομέρεια της δημιουργίας νανοκλίμακων σχεδίων όπου οι γραμμές πρέπει να διασταυρώνονται και να στοιβάζονται η μία πάνω στην άλλη. Ενδιαφέρον είναι ότι οι μηχανικοί ορίσαν τη φραγμένη αξονική ανάλυση στα 320 nm, επιτρέποντας εντυπωσιακά αποτελέσματα.

Πηγή – Optica

Αποτελέσματα Δοκιμής Άμεσης Χάραξης Λέιζερ

Τα αποτελέσματα αποδεικνύουν ότι ένα σύστημα που ενσωματώνει μια φωτοαντιστέγαση με εξαντλήσιμο φωτοαρχικοποιητή και έναν ριζικό κατασβεστήρα είναι ικανό να παράγει χάραξη λέιζερ με πρωτοφανή ταχύτητα και ανάλυση. Συγκεκριμένα, η συσκευή έδειξε πλευρική ανάλυση 100 nm με ταχύτητα εκτύπωσης 100 µm/s. Σημαντικό είναι ότι η ακρίβεια του εκτυπωτή μειώθηκε ελαφρώς μόνο όταν αυξήθηκε η ταχύτητα στα 1000 μm/s.

Οφέλη της Άμεσης Χάραξης Λέιζερ

Υπάρχουν πολλά οφέλη που το αναβαθμισμένο σύστημα άμεσης χάραξης λέιζερ θα μπορούσε να εισάγει στην αγορά. Κατ’ αρχάς, είναι πολύ πιο γρήγορο από τη χρήση μεθόδων με ένα μόνο λέιζερ. Η δυνατότητα γρήγορης κατασκευής δοκιμαστικών ή ανταλλακτικών εξαρτημάτων αποτελεί μεγάλο ελκυστικό στοιχείο για αυτήν την τεχνολογία.

Υψηλή Ακρίβεια

Η αναβαθμισμένη μέθοδος DLW θα βελτιώσει την ικανότητα των μηχανικών να δημιουργούν και να ενσωματώνουν πολύπλοκα οπτικά στοιχεία. Από δορυφόρους μέχρι τους αισθητήρες στο τηλέφωνό σας, αυτή η τεχνολογία θα πρέπει να προσφέρει πρόσθετες δυνατότητες σε πολλές από τις τεχνολογίες που βασίζεστε καθημερινά. Οι μηχανικοί θα μπορούν να κατασκευάσουν μικρότερους και πιο ακριβείς φακούς και άλλα εξαρτήματα.

Πραγματικές Εφαρμογές & Χρονοδιάγραμμα

Υπάρχει μια πληθώρα εφαρμογών για αυτήν την τεχνολογία. Η ζήτηση για προηγμένα οπτικά στοιχεία συνεχίζει να αυξάνεται. Από το στρατιωτικό μέχρι τον εμπορικό τομέα, οι μηχανικοί απαιτούν μικρότερους, πιο ακριβείς φακούς και άλλα εξαρτήματα.

Ως εκ τούτου, αυτή η τεχνολογία έχει τη δυνατότητα να επαναπροσδιορίσει τις λύσεις αποθήκευσης δεδομένων και τις φωτονικές συσκευές. Σημαντικό είναι ότι οι μηχανικοί προβλέπουν ισχυρή εμπορική ενσωμάτωση μέσα στα επόμενα 3-6 χρόνια.

Αποθήκευση Δεδομένων

Οι σκληροί δίσκοι με χάραξη λέιζερ θα αποκτήσουν σημαντική ενίσχυση στις δυνατότητές τους όταν αυτή η τεχνολογία γίνει ευρέως διαδεδομένη. Αυτές οι συσκευές χαράζουν μικρές σημάνσεις που μπορούν να αναγνωστούν και να μετατραπούν σε δεδομένα. Η δυνατότητα να γίνουν αυτές οι γραμμές μικρότερες και πιο ακριβείς ανοίγει το δρόμο για αυξημένη απόδοση και χωρητικότητα των μελλοντικών σκληρών δίσκων.

VR και AR

Οι αγορές VR και AR θα δουν σημαντικές βελτιώσεις χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνολογία. Ήδη, η ομάδα έχει συζητήσει τη χρήση αυτής της τεχνολογίας για την αναβάθμιση των οπτικών κυματοδηγών που χρησιμοποιούνται σε οθόνες VR. Οι ενισχυμένες μονάδες θα προσφέρουν δομή υψηλής ανάλυσης συνδυασμένη με ακρίβεια και οικονομική αποδοτικότητα.

Κατασκευή Φωτονικών Συσκευών

Αυτή η τεχνολογία θα μειώσει το κόστος κατασκευής μικροφακών, κρυστάλλων φωτονικής, μικρο-οπτικών συσκευών και άλλων υψηλής τεχνολογίας συσκευών. Η δυνατότητα δημιουργίας νανομεγέθους χάραξης με συνέπεια και σε χαμηλότερο κόστος από τις σημερινές επιλογές θα ενισχύσει την καινοτομία και θα βοηθήσει στη δημιουργία ακόμη πιο ισχυρών και ανθεκτικών φωτονικών συσκευών.

Ερευνητές Άμεσης Χάραξης Λέιζερ

Μηχανικοί από το Zhejiang Lab και το Zhejiang University στην Κίνα φιλοξένησαν την έρευνα αναβάθμισης της άμεσης χάραξης λέιζερ. Συγκεκριμένα, μια ομάδα υπό την ηγεσία των Xi Liu, Qiulan Liu, Mengdi Luo, Liang Xu, Cuifang Kuang και Xu Liu συνεργάστηκε για να επαληθεύσει τα ευρήματά τους. Τώρα, ο στόχος είναι να ξεπεραστούν ταχύτητες 10 και 100 mm/s τον επόμενο χρόνο.

Εταιρείες που Ηγούνται της Καινοτομίας στη Χάραξη Λέιζερ

Πολλές εταιρείες βασίζονται στην άμεση χάραξη λέιζερ για την παραγωγή των προϊόντων και των υπηρεσιών τους. Αυτές οι εταιρείες διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στους κλάδους τους, παρέχοντας υψηλής τεχνολογίας λύσεις που βοηθούν στην ανάπτυξη της οικονομίας.

Από αισθητήρες αεροδιαστημικής μέχρι έξυπνα γυαλιά και όλα τα ενδιάμεσα, οι κατασκευαστές DLW κάνουν τη διαφορά. Εδώ είναι μια εταιρεία που έχει εξασφαλίσει φήμη ως καινοτόμος και καλά τοποθετημένος ηγέτης της αγοράς.

Seagate Technology Holdings

Η Seagate Technology Holdings PLC (STX ) εισήλθε στην αγορά το 1979 ως Shugart Technology, με σκοπό να προσφέρει υψηλής απόδοσης λύσεις αποθήκευσης στην κοινότητα. Η εταιρεία επαναπροσδιορίστηκε ως Seagate Technologies Holdings ως μέρος της μετάβασής της προς προηγμένες λύσεις αποθήκευσης δεδομένων.

Η Seagate ήταν μια πρωτοπόρα δύναμη στην αγορά. Για παράδειγμα, ήταν η πρώτη εταιρεία που παρουσίασε σκληρό δίσκο 5,25 ιντσών το 1980 και κυριάρχησε στην αγορά HD για το μεγαλύτερο μέρος εκείνης της δεκαετίας. Η εταιρεία ενίσχυσε επίσης τη θέση της μέσω μιας σειράς εξαγορών, συμπεριλαμβανομένης της Conner Peripherals το 1996. Από εκεί, η εταιρεία εξαγόρασε τη Maxtor το 2006 και την επιχείρηση σκληρών δίσκων της Samsung το 2011.