Pred kratkim je skupina raziskovalcev izUniverza Tohokuna Japonskem je uspešno uporabil prilagojen radialno polariziran laserski žarek za fokusiranje na notranjost materiala, da bi ustvaril drobne svetlobne lise, kar posledično bistveno izboljša ločljivost laserske obdelave materiala.
Ta inovativni pristop, podrobno opisan v reviji Optics Letters, revolucionira tehnologijo laserske obdelave.
Tehnologija laserske obdelave ima ključno vlogo v številnih panogah, vključno z avtomobilsko, polprevodniško in farmacevtsko, zlasti pri natančnih strojnih obdelavah, kot sta vrtanje in rezanje. Čeprav je z laserskimi viri z ultrakratkimi impulzi uspelo doseči natančno obdelavo v obsegu od mikronov do več deset mikronov, so sodobna industrija in znanstvene raziskave opazile naraščajoče povpraševanje po obdelavi v manjšem obsegu, pri čemer je natančnost pod 100 nanometrov postala nepremostljiva ovira za trenutno tehnologijo.
Raziskovalci na univerzi Tohoku so se osredotočili na radialno polarizirane laserske žarke, posebne vektorske žarke, ki ustvarjajo vzdolžna električna polja v žarišču, kar ima za posledico manjšo točko kot običajni žarki. Čeprav ta lastnost kaže velik potencial obdelave, fotorefrakcija na vmesniku zrak-material povzroči oslabitev točke v materialu, kar omejuje njegovo uporabo.
Za premagovanje tega izziva je raziskovalna skupina ustvarjalno uporabila tehniko objektiva z oljno imerzijo, ki se običajno uporablja v biomikroskopiji. Z uporabo objektiva z oljno imerzijo na alasersko obdelana steklena podlaga, se svetloba ne upogiba, ko gre skozi potopljeno olje in steklo, ker imata olje in steklo podobne lomne količnike, kar zagotavlja stabilnost in natančnost točke.
Raziskovalci so se še bolj poglobili v obnašanje radialno polariziranih žarkov in ugotovili, da se vzdolžno polje močno poveča, ko je žarek fokusiran in kombiniran s krožnim prikazom. Ta učinek izboljšave izvira iz popolnega odboja visokega konvergenčnega kota na vmesniku steklo-zrak. Z uporabo tega obročastega radialno polariziranega žarka je ekipi uspelo ustvariti majhno žariščno točko.
Tehniko so nato uporabili pri obdelavi steklenih površin z ultrakratkim impulznim laserskim žarkom. Pretvorjeni impulz se enkrat sproži na zadnji strani steklene podlage, da se v materialu ustvari luknja 67-nanometrskega premera, velikosti približno 1/16 valovne dolžine laserskega žarka, kar znatno izboljša natančnost obdelave.
Ta odkritje ne le izboljšuje natančnost neposredne obdelave materiala z uporabo izboljšanega vzdolžnega električnega polja, temveč nam ponuja tudi preprost način za uresničitev obsega obdelave, manjšega od 100 nanometrov,« je povedal Yuichi Kozawa, izredni profesor na Inštitutu za multidisciplinarno univerzo Tohoku. Raziskovanje naprednih materialov (IMRAM) in soavtor prispevka bo odprl nove možnosti za lasersko nanofabrikacijo na različnih industrijskih in znanstvenih področjih."
