光子集成电路(PhotonicIntegratedCircuit,PIC)与电子集成电路类似,但不同的是电子集成电路集成的是晶体管、电容器、电阻器等电子器件,而光子集成电路集成的是各种不同的光学器件或光电器件,比如激光器、电光调制器、光电探测器、光衰减器、光复用/解复用器以及光放大器等。集成光子学可较广地应用于各种领域,例如数据通讯,激光雷达系统的自动驾驶技术和YL领域中的移动感应设备等。而光子集成电路这项关键技术,尤其是微型光子组件应用,可以很大程度缩小复杂光学系统的尺寸并降低成本。光子集成电路的关键技术还在于连接接口,例如光纤到芯片的连接,可以有效提高集成度和功能性。类似于这种接口的制造非常具有挑战性,需要权衡对准、效率和宽带方面的种种要求。针对这些困难,科学家们提出了宽带光纤耦合概念,并通过Nanoscribe的双光子微纳3D打印设备而制造的3D耦合器得以实现。Nanoscribe在中国的子公司纳糯三维科技(上海)有限公司邀你一起探讨3D打印未来的发展趋势。上海科研3D打印三维微纳米加工系统

为了探索待测物微纳米表面形貌,探针扫描成像技术一直是理论研究和实验项目。然而,由于扫描探针受限于传统加工工艺,在组成材料和几何构造等方面在过去几十年中没有明显的研究进展,这也限制了基于力传感反馈的测量性能。如何减少甚至避免因此带来的柔软样品表面的形变,以实现对原始表面的精确成像一直是一个重要议题。Nanoscribe公司的系列产品是基于双光子聚合原理的高精度微纳3D打印系统,双光子聚合技术是实现微纳尺度3D打印有效的技术,其打印物体的特别小特征尺寸可达亚微米级,并可达到光学质量表面的要求。NanoscribePhotonicProfessionalGT2使用双光子聚合(2PP)来产生几乎任何3D形状:晶格、木堆型结构、自由设计的图案、顺滑的轮廓、锐利的边缘、表面的和内置倒扣以及桥接结构。PhotonicProfessionalGT2结合了设计的灵活性和操控的简洁性,以及普遍的材料-基板选择。因此,它是一个理想的科学仪器和工业快速成型设备,适用于多用户共享平台和研究实验室。湖南超高速3D打印三维光刻微纳尺度3D打印能批量复制微小结构,制造出真正处于微观级别的器件,实现了一般3D打印无法企及的精度。

斯图加特大学和阿德莱德大学的研究人员联手澳大利亚医学研究中心,共同合作研发了世界上特别小的3D打印微型内窥镜。该内窥镜所用到的微光学器件宽度只有125微米,可以用于直径小于半毫米的血管内进行内窥镜检查。而这个精密的微光学器件是通过使用德国Nanoscribe公司的双光子微纳3D打印设备制作的。微型内窥镜可以帮助检测人体动脉内的斑块、血栓和胆固醇晶体,因此对于医学检测极其重要,可以有助于减少中风和心脏病发作的风险。来自不来梅大学微型传感器、致动器和系统(IMSAS)研究所的科学家们发明了一种全新的微流道混合方式,使用Nanoscribe公司的3D打印系统,利用双光子聚合原理(2PP)结合光刻技术,将自由形式3D微流控混合元件集成到预制的晶圆级二维微流道中。该微型混合器可以处理高达100微升/分钟的高流速样品,适用于药物和纳米颗粒制造,快速化学反应、生物学测量和分析药物等各种不同应用。
为了进一步提升技术先进性,科研人员又在新材料研发的过程中发现了巨大的潜力。一方面,利用SCRIBE新技术的情况下,高折射率的光刻胶可进一步拓展对打印结构的光学性能的调节度。另一方面,低自发荧光的可打印材料非常适用于生物成像领域。Nanoscribe公司的IP系列光刻胶,例如具有高折射率的IP-n162和具有生物相容性和低自发荧光的IP-Visio已经为接下来的研究提供了进一步的可能。为了证明SCRIBE新技术的巨大潜力,科研人员打印了众多令人瞩目的光学组件,例如已经提到的龙勃透镜。此外科研人员还打印了消色差双合透镜(如图示)。通过色散透镜聚焦的光因波长不同焦点位置也不尽相同。通过组合不同折射率的透镜可帮助降低透镜的色差。在给出的例子中,成像中的荧光强度和折射率高度相关,同时将打印的双透镜中的每个单独透镜可视化。越来越多的艺术家、设计师参与到3D打印技术的应用中。

世界上头一台双光子灰度光刻(2GL®)系统QuantumX实现了2D和2.5D微纳结构的增材制造。该无掩模光刻系统将灰度光刻的出色性能与Nanoscribe的双光子聚合技术的精度和灵活性相结合,从而达到亚微米分辨率并实现对体素大小的超快控制,自动化打印以及特别高的形状精度和光学质量表面。高精度的增材制造可打印出顶端的折射微纳光学元件。得益于Nanoscribe双光子灰度光刻技术所具有的设计自由度和光学质量的特点,您可以进行几乎任何形状,包括球形,非球形或者自由曲面和混合的创新设计。Photonic Professional GT 3D打印机的后续产品,GT2可容纳毫米大小的部件,打印高度可达8毫米。进口3D打印微纳光刻
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Nanoscribe公司成立于2007年,总部位于德国卡尔斯鲁厄,秉持着卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的技术背景的德国卡尔蔡司公司的支持,经过十几年的不断研究和成长,已然成为微纳米生产的带领者,一直致力于推动诸如力学超材料,微纳机器人,再生医学工程,微光学等创新领域的研究和发展,并提供优化制程方案。如今,Nanoscribe客户遍布全球30个国家,超过1500名用户正在使用Nanoscribe3D打印系统。这些大学包含哈佛大学、加州理工学院、牛津大学、伦敦帝国理工学院和苏黎世联邦理工学院等等。为了拓展并加强中国及亚太地区的销售推广和售后服务范围,Nanoscribe于2017年底在上海成立了独资子公司-纳糯三维科技(上海)有限公司。自Nanoscribe进军中国市场以来,已有20多家出名大学和研究所成为了Nanoscribe用户,其中包括多所C9前列高校联盟成员,例如:北京大学,复旦大学,南京大学等等。上海科研3D打印三维微纳米加工系统