来自德国亚琛工业大学以及莱布尼兹材料研究所科学家们使用Nanoscribe的3D双光子无掩模光刻系统以一种全新的方式制作带有嵌入式3D微流控器件的2D微型通道,该器件的非常重要部件是模拟蜘蛛喷丝头的复杂喷嘴设计。科学家们运用Nanoscribe的双光子聚合技术(2PP)打印微型通道的聚合物母版,并结合软光刻技术做后续复制工作。随后,在密闭的微流道中通过芯片内3D微纳加工技术直接制作复杂结构喷丝头。这种集成复杂3D结构于传统平面微流控芯片的全新方式为微纳加工制造打开了新的大门。布鲁塞尔自由大学的光子学研究小组(B-PHOT)的科学家们正在通过使用Nanoscribe双光子聚合技术(2PP)将光波导漏斗3D打印到光纤末端上来攻克将具有不同模场几何形状的两个元件之间的光束进行高效和稳健耦合这个难题。这些锥形光束漏斗可调整SMF的模式场,以匹配光子芯片上光波导模式场。Nanoscribe的2PP技术将可调整模场的锥形体作为阶跃折射率光波导光束。Nanoscribe专注于微纳米3D打印设备的额研发和应用。海南双光子聚合Nanoscribe系统
Quantum X shape作为理想的快速成型制作工具,可实现通过简单工作流程进行高精度和高设计自由度的制作。作为2019年推出的头一台双光子灰度光刻 (2GL ®) 系统Quantum X的同系列产品,Quantum X shape提升了3D微纳加工能力,即完美平衡精度和速度以实现高精度增材制造,以达到高水平的生产力和打印质量。总而言之,工业级Quantum X 打印系统系列提供了从纳米到中观尺寸结构的非常先进的微制造工艺,适用于晶圆级批量加工。高速3D微纳加工系统Quantum X shape可实现出色形状精度和高精度制作。这种高质量的打印效果是结合了特别先进的振镜系统和智能电子系统控制单元的结果,同时还离不开工业级飞秒脉冲激光器以及平稳坚固的花岗岩操作平台。Quantum X shape具有先进的激光焦点轨迹控制,可操控振镜加速和减速至特别快的扫描速度,并以 1 MHz 调制速率动态调整激光功率。重庆微纳光刻Nanoscribe无掩膜激光直写Quantum X新型超高速无掩模光刻技术的重点是Nanoscribe独有的双光子灰度光刻技术。
Nanoscribe的Photonic Professional设备可用于将不同折射率的龙勃透镜和其他自由形状的光学组件打印于微孔支架材料上(例如孔状硅材及二氧化硅)。突出特点是不再像常规的双光子聚合(2PP)那样在基体表面进行直写,而是在孔型支架内。通过调整直写激光的曝光参数可以改变微孔支架内材料的聚合量,从而影响打印材料的有效折射率。采用全新SCRIBE技术(通过激光束曝光控制的亚表面折射率)可以在保证亚微米级别的空间分辨率同时,对折射率的调节范围甚至超过0.3。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。
事实上,双光子聚合加工是在2001年开始真正应用在微纳制造领域的,其先驱者是东京大阪大学的Kawata教授以及孙洪波教授。当时这个实验室在nature上发表的一篇工作,也就是传说中的纳米牛引起了极大的轰动:《Finer features for functional microdevices:Micromachines can be created with higher resolution using two-photon absorption.》但是,这篇文献中还进行了另外一个更厉害的工作,这两位教授做出了当时世界上特别小的弹簧振子,其加工分辨率达到了120nm,超越了衍射极限,同时还没有使用诸如近场加工之类的解决方案,而是单纯的利用了材料的性质。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。现在Nanoscribe客户遍布全球30个国家,超过1500名用户。
Nanoscribe称,Quantum X是世界上**基于双光子灰度光刻技术(two-photon grayscale lithography,2GL)的工业系统,目前该技术正在申请专利。2GL将灰度光刻技术与Nanoscribe的双光子聚合技术相结合,可生产折射和衍射微光学以及聚合物母版的原型。QuantumX的软件能实时控制和监控打印作业,并通过交互式触摸屏控制面板进行操作。为了更好地管理和安排用户的项目,打印队列支持连续执行一系列打印作业。该软件有程序向导,可在一开始就指导设计师和工程师完成打印作业,并能够接受任意光学设计的灰度图像。例如,可接受高达32位分辨率的BMP、PNG或TIFF文件,以便使用Nanoscribe的QuantumX进行直接制造。在双光子灰度光刻工艺中,激光功率调制和动态聚焦定位在高扫描速度下可实现同步进行,以便对每个扫描平面进行全体素大小控制。Nanoscribe称,Quantum X在每个扫描区域内可产生简单和复杂的光学形状,具有可变的特征高度。离散和精确的步骤,以及本质上为准连续的形貌,可以在一个步骤中完成打印,而不需要多步光刻或多块掩模制造。使用Nanoscribe的3D微加工技术并配合其新型研发的IP-Visio光刻胶,可以打印极其复杂的3D微支架。湖北进口Nanoscribe
Nanoscribe的打印设备具有高度3D设计自由度的特点,而且具备人性化的操作系统。海南双光子聚合Nanoscribe系统
双光子聚合(2PP)是一种可实现比较高精度和完全设计自由度的增材制造方法。而作为同类比较好的3D微加工系统Quantum X shape具有下列优异性能:首先,在所有空间方向上低至 100 纳米的特征尺寸控制,适用于纳米和微米级打印;其次制作高达 50 毫米的目标结构,适用于中尺度打印。高速3D微纳加工系统Quantum X shape可实现出色形状精度和高精度制作。这种高质量的打印效果是结合了特别先进的振镜系统和智能电子系统控制单元的结果,同时还离不开工业级飞秒脉冲激光器以及平稳坚固的花岗岩操作平台。Quantum X shape具有先进的激光焦点轨迹控制,可操控振镜加速和减速至比较好扫描速度,并以 1 MHz 调制速率动态调整激光功率。Quantum X shape 带有独特的自动界面查找功能,可以以低至 30 纳米的精度检测基板表面。这种在比较高扫描速度下的纳米级精度体现,再加上自校准程序,可在特别短的时间内实现可靠和准确的打印,为 3D 微纳加工树立了新榜样。这些优异的性能使Quantum X shape 成为快速原型制作和应用于微纳光学、微流体、材料表面工程、MEMS 等其他领域中晶圆级规模生产的理想工具。海南双光子聚合Nanoscribe系统
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