有研究表明析砸，3D 激光打印可用于直接在光纖末端制造高質量、復雜的聚合物光學設備谭跨。這種微型光學設備的細節(jié)比人類頭發(fā)的直徑還小干厚，可以提供一種較為·緊湊且廉價的方式來為各種應用定制光束。
通過3D打印方法在光纖上制造微型光學器件
“通信技術螃宙、互聯(lián)網(wǎng)和許多其他應用都基于光纖蛮瞄，”以色列 的研究團隊負責人 Shlomi Lightman 說∽辉“當光從光纖中射出時挂捅，通常會使用體積龐大的光學元件將其路由到下一個位置。我們的方法通過將路由過程集成到光纖本身堂湖，較大限度地減少了這一過程的規(guī)模和成本闲先。”
圖片說明：研究人員使用 3D 激光打印直接在光纖末端制造了高質量无蜂、復雜的聚合物光學器件伺糠。顯示了該裝置的掃描電子顯微鏡圖像。它包括一個用于光準直的拋物面透鏡和一個扭曲光的扭曲軸棱鏡光學元件斥季。
在期刊Optics Letters中训桶，Lightman 及其同事描述了他們?nèi)绾螌⑽⑿投嘟M件光束整形器直接制造到光纖上。該設備將普通激光轉變?yōu)閹в熊壍澜莿恿康呐で惾麪柟馐ㄇ悖⑶也粫竦湫凸馐菢釉诳臻g中擴展舵揭。
研究人員在不到 5 分鐘的時間內(nèi)制造了整個微型光學設備。光纖連同微型光學設備的成本不到 100 美元躁锡，大約是執(zhí)行類似功能的標準顯微鏡物鏡成本的十分之一午绳。
“直接從光纖創(chuàng)建貝塞爾光束的能力可用于粒子操縱或STED顯微鏡，這是一種產(chǎn)生超分辨率圖像的技術映之，”Lightmant表示拦焚±唬“我們的制造方法還可用于通過在其上打印智能小結構，將廉價鏡頭升級為更高質量的智能鏡頭耕漱∷闵”
為了制造微型光學設備，研究人員使用了一種稱為3D直接激光打印的制造技術螟够。它使用具有飛秒脈沖的激光束在光敏光學材料中產(chǎn)生雙光子吸收。只有發(fā)生雙光子吸收的微小體積內(nèi)才會變成固體峡钓，從而提供了一種創(chuàng)建高分辨率3D元素的方法妓笙。
雖然這種3D直接激光打印已經(jīng)使用了一段時間，但在光纖尖端上制造如此小的光學器件時能岩，很難獲得正確的比例和對齊寞宫。“在開始制造過程之前拉鹃，我們能夠通過執(zhí)行高精度的2D和 3D模擬實驗來克服這一障礙辈赋，” Lightmant說「嘌啵“此外钥屈，我們必須仔細考慮如何將光學元件相互集成，然后將其與光纖芯對齊坝辫∨窬停”
在基于模擬進行周密規(guī)劃后，研究人員使用商用3D直接激光寫入系統(tǒng)和高光學質量光敏聚合物打印出直徑為60微米近忙、單模端部高110微米的110微米高光學器件光纖竭业。該設備包括一個用于光準直的拋物面透鏡和一個扭曲光的螺旋軸錐透鏡。這會將離開光纖的光變成扭曲的貝塞爾光束及舍。
高質量的光傳播
為了分析制造的光學設備的質量未辆，研究人員構建了一個光學測量系統(tǒng)來捕獲從改性光纖傳播的成形光束。他們觀察到光束中的衍射非常低锯玛，這意味著它可用于 STED 顯微鏡和粒子操縱等應用咐柜。
圖片說明：研究人員創(chuàng)建了一個光學測量系統(tǒng)來分析由制造的設備整形的光束的性能。光束顯示出非常低的衍射更振，激光功率在損壞制造的微型光學設備之前可以達到接近 10 MW/cm2炕桨。
他們還發(fā)現(xiàn)，在損壞制造的微型光學器件之前肯腕，激光功率可以達到接近10MW/cm 2 献宫。這表明，即使該設備是由比玻璃更容易受到高功率熱損傷的聚合物制成的实撒，它仍然可以用來產(chǎn)生相對較高的激光功率姊途。
研究人員已經(jīng)證明可以使用這種直接3D激光打印方法創(chuàng)建精確的多元素微光學元件涉瘾，他們正在試驗使用含有低百分比聚合物的混合光敏材料。與聚合物材料相比捷兰，這些材料可以生產(chǎn)更高質量的光學器件立叛，這些光學器件還具有更長的保質期并且更能抵抗高激光功率。
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