Neseniai tyrėjų komanda išTohoku universitetasJaponijoje sėkmingai panaudojo pritaikytą radialiai poliarizuotą lazerio spindulį, kad sutelktų dėmesį į medžiagos vidų, kad susidarytų mažytės šviesos dėmės, o tai savo ruožtu žymiai pagerina lazerinio medžiagų apdorojimo skiriamąją gebą.
Šis naujoviškas požiūris, išsamiai aprašytas žurnale „Optics Letters“, keičia lazerio apdorojimo technologiją.
Lazerinio apdorojimo technologija atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį daugelyje pramonės šakų, įskaitant automobilių, puslaidininkių ir farmacijos pramonę, ypač tiksliai apdirbant, pavyzdžiui, gręžiant ir pjaustant. Nors naudojant ultratrumpus impulsinius lazerinius šaltinius buvo galima pasiekti tikslų apdorojimą nuo mikronų iki dešimčių mikronų mastelio, šiuolaikinėje pramonėje ir moksliniuose tyrimuose auga mažesnio masto apdorojimo poreikis, o mažesnis nei 100 nanometrų tikslumas tampa neįveikiama kliūtimi dabartinėms technologijoms.
Tohoku universiteto mokslininkai sutelkė dėmesį į radialiai poliarizuotus lazerio spindulius – specialius vektorinius pluoštus, kurie židinio taške sukuria išilginius elektrinius laukus, todėl dėmė yra mažesnė nei įprasti spinduliai. Nors ši savybė rodo didelį apdorojimo potencialą, dėl fotorefrakcijos oro ir medžiagos sąsajoje ta vieta susilpnėja medžiagos viduje, o tai riboja jos panaudojimą.
Siekdama įveikti šį iššūkį, tyrėjų komanda kūrybiškai panaudojo naftos imersijos objektyvo techniką, kuri dažniausiai naudojama biomikroskopijoje. Taikant alyvos imersinį objektyvą alazeriu apdorotas stiklo pagrindas, šviesa nesilanksto eidama pro panardintą alyvą ir stiklą, nes alyva ir stiklas turi panašius lūžio rodiklius, todėl užtikrinamas taško stabilumas ir tikslumas.
Tyrėjai toliau gilinosi į radialiai poliarizuotų spindulių elgesį ir nustatė, kad išilginis laukas labai padidėja, kai spindulys yra sufokusuotas ir derinamas su apskritu ekranu. Šis patobulinimo efektas kyla dėl didelio konvergencijos kampo bendro atspindžio stiklo ir oro sąsajoje. Naudodama šį žiedinį radialiai poliarizuotą spindulį, komandai pavyko sukurti nedidelį židinio tašką.
Tada jie pritaikė techniką stiklo paviršių apdorojimui ultratrumpu impulsiniu lazerio spinduliu. Konvertuotas impulsas vieną kartą paleidžiamas stiklo pagrindo gale, kad medžiagoje būtų sukurta 67-nanometro skersmens skylė, kurios dydis yra maždaug 1/16 lazerio spindulio bangos ilgio, o tai žymiai pagerina apdorojimo tikslumą.
Šis proveržis ne tik pagerina tiesioginio medžiagų apdorojimo, naudojant sustiprintą išilginį elektrinį lauką, tikslumą, bet ir suteikia mums paprastą būdą realizuoti mažesnius nei 100 nanometrų apdorojimo svarstykles“, – sakė Tohoku universiteto Daugiadisciplininio instituto docentas Yuichi Kozawa. Pažangių medžiagų tyrimai (IMRAM) ir šio straipsnio bendraautorius Tai atvers naujas lazerinio nanogamybos galimybes įvairiose pramonės ir mokslo srityse.
