Ultrafast laserpointer kaufen Lithography

Der Trend der Miniaturisierung, die in CMOS-Elektronik begann, breitet sich derzeit auf andere Bereiche, wie beispielsweise Mikrooptik, Mikrofluidik und Mikromechanik. In diesen Bereichen neue Funktionalitäten von Mikro- und Nanostrukturen ergeben sich aus physikalischen oder chemischen Reaktionen wegen der Größe und Form bedingte Effekte entstehen, und im Falle von optischen Systemen, profitieren von der verbesserten Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie künstlich strukturierten Medien. Vielleicht die intuitiv ansprechende Beispiele für solche Anwendungen optisch mechanischen Phänomene beispielsweise gesteuert werden, Laser-Trapping-, die auf optomechanischen verlassen Suszeptibilität von mikroskopischen Partikeln und Strukturen optisch erzeugten Minute Kräfte und Drehmomente. Andere schnell entwickelnden Bereiche sind Optik plasmonischer Nanopartikel und PKs, die im Nanobereich die Kontrolle über die Lichtemission, Absorption und Ausbreitung ermöglichen, eine Nachfrage stark durch die Notwendigkeit für grüne und nachhaltige Nutzung von Energie und Materialien stimuliert. Im Folgenden werden wir bei der Strukturierung von Dielektrika und ihre neuen optischen, mechanischen und biomedizinischen Funktionalitäten konzentrieren sich vor allem.

Anforderungen an die Oberflächenqualität laservisier für pistole

Mikro- und Nanofabrikations optischer Strukturen erfordert Oberflächenrauhigkeit <λ / 20, (20-40 nm für sichtbare Wellenlängen) zufällige Lichtstreuung zu reduzieren. Obwohl diese Anforderung in einigen Fällen durch nach der Herstellung behandlungsbeispielsweise gesteuert Umschmelzen, Läppen und Polieren von mikroskaligen Objekten-es immer noch eine schwierige Aufgabe, gelindert werden kann. Daher sind die Herstellungstechniken der Lage, direkt die erforderliche Qualität liefern im wesentlichen bevorzugt. In dieser Hinsicht hat das Potential des fs-200mW Laserpointer viele Male, und einige Beispiele werden gegeben in den Abschnitten unten gezeigt. Im Allgemeinen ist die Oberflächenqualität der laser hergestellten optischen Elemente hoch genug, um ihre direkten Einsatz in photonische Anwendungen zu ermöglichen.

Materialien und Verarbeitungstechniken

Aufgrund der Anforderungen an eine hohe Oberflächenqualität und geringe zufällige Streuung, Laser Herstellung optischer Mikro- und Nanostrukturen bevorzugt nicht zerstörenden Photomodifikation Prozesse über optische Durchbruch oder andere destruktive Prozesse. Daher flüssige photohärtbare organische Harze und Negativ-Photolacke werden vor allem als Ausgangsmaterialien für die direkte Laserschreiben (DLW) Lithographie verwendet. In diesen Materialien induziert optische Absorption photochemische Reaktionen, wie Photopolymerisation (Härtung). In flüssigen Harzen Dieses Verfahren führt zu Flüssig-Fest-Übergang, während sie in Fotolacken-die in den meisten Fällen werden als trocken ausgesetzt, Folien-Photomodifikation eines latenten Charakter verfestigt. Nach der Laserstrukturierung wird unbelichteten flüssige Harz weggespült, während unbelichteten Resists in einem Entwickler gelöst und aus der Struktur entfernt. Schließlich wird die Spülflüssigkeit getrocknet; Dies ist ein entscheidender Schritt für die fein strukturiert, zerbrechliche Strukturen, weil sie durch starke Kapillarkräfte vollständig zerstört werden können. Diese unerwünschten Effekte können durch die Verwendung von Gefriertrocknung oder kritische-Punkt-Trocknungstechniken unterdrückt werden, um die Oberflächenspannung effects33 zu beseitigen, 34.

Historisch wurden flüssige Harze die ersten Materialien Potential structuring2 3D-katze laserpointer zu zeigen, 35, 36, 37, aber später negativ-tone Photoresists wurde aufgrund ihrer höheren Stabilität bei der Verarbeitung und unteren Nachtrocknen Schrumpfung verwendet. Unter Photoresists auf Epoxybasis chemisch verstärkten Photoresist SU-8 hat breite popularity8 erworben, 38, 39, 40, weil dieses Resists, speziell für die Mikrofertigung von mechanischen Komponenten über Ultraviolett-Lithographie wurde bereits kommerziell in den frühen Stufen der Entwicklung von 3D verfügbaren -Laser Lithographie. SU-8 ist optisch transparent im sichtbaren und infraroten (IR) Spektralbereich, sondern kann über Zwei-Photon und Multiphotonenabsorption ausgesetzt werden, wird sichergestellt, Submikron-Auflösung, einen Brechungsindex ≈1.5 und ist mechanisch stabil und biokompatibel. Zahlreiche Demonstrationen von Mikro- und Nano photonischer Strukturen, zum Beispiel 3D-PKs fertigt in SU-8 in der literature41 gefunden werden, 42.

Anschließend wurden neue Klassen von Photolacken spezifisch für Laserlithographie entwickelt, räumliche Auflösung weiter verbessert werden sollen, zu vereinfachen Nachbearbeitung und Trocknung bezogenen Schrumpfung zu reduzieren. Eine Klasse von Photolacken auf einem Zirkoniumpropylat Sol-gel43 durch eine Zusammenarbeit von mehreren Gruppen bietet deutlich verbesserte räumliche Auflösung, geringe Proximity-Effekt (dünne Fäden, die zwischen eng beieinander liegenden größeren Merkmale zufällig und unkontrollierbar entwickeln) entwickelt basiert und niedrigen shrinkage44. Dies wird durch die Kombination von organischen und anorganischen Komponenten und verschiedene Modifikationen dieser Hybridmaterial erreicht, die auch als SZ2080 bekannt, die spezifischen Zwecken, zum Beispiel zum Ziel synthetisiert, die Unterstützung nachfolgende Metallisierung durch den Einschluß von Metallbindungs ​​moieties45 und die Verbesserung der räumlichen Auflösung durch die Aufnahme von mobilen Lösch molecules46. Tuning Anteile von Photoresist-Komponenten, wie beispielsweise glasbildende Siliciumdioxid, Zirkoniumdioxid, Titandioxid und Methylmetacrylat kunststoffähnlichen Einheiten ermöglichen eine flexible Wahl der mechanischen und optischen Eigenschaften von mikrooptischen elements47, 48. Zusätzlich zu SZ2080, eine Reihe von IP entwickelt Resists von und im Handel erhältlich von Nanoscribe GmbH49 bietet ähnliche Vorteile für ultraschnelle laserpointer rot. IP-Fotolacke umfassen auch flüssige Photolacke, die gleichzeitig als Flüssigkeit zur Indexanpassung während des DLW Prozess handeln kann und hat das Erreichen der Strukturen mit extrem großen heights50 aktiviert. Weil Quellung und Schrumpfung während der Entwicklung und Trocknung auf negativ-tone photoresists33 inhärent ist, 51, 52, 53, Schrumpfungseffekte signifikant durch Verwendung von positiven Ton aus dem Halbleiter industry54 geborgt Resists unterdrückt werden, 55; jedoch in diesem Fall die gesamte freiliegende (zu entfernenden) Volumen zunehmen kann und die Herstellungszeit kann etwas in dem Fall der sequentiellen DLW Prozesse verlängern. Lichtempfindlichkeits von Photolacken und Harze wurde in üblicher Weise durch Zugabe von Photoinitiatoren auf diese Materialien abgestimmt. Vor kurzem sorgfältige Kontrolle über spektralen und zeitlichen Eigenschaften der fs-Laserpulse hat eine genaue Kontrolle über Photoanregung mittels Multi-Photonen und avalanche Ionisierung sowie durch die thermischen Bedingungen am Fokalvolumen Steuerung aktiviert Inneren ein reines widerstehen. Eine Kombination aus hoher Pre-Abbau Bestrahlungsstärke und schnelles Scannen eröffnet die Möglichkeit, chemisch-freie Radikale Schöpfung und deren thermische Vernetzung ohne die Notwendigkeit eines photoinitiator11, 56. Einstimmend zu zähmen, Initiator freie Vernetzung in silicone28 hat biokompatiblen Material hergestellt frei von den Bio-toxischen cyclischen Verbindungen in den meisten Photoinitiatoren. Stark thermischen Härtung von resists57-3D lokalisiert, 58 heute weithin für Mikro erkundet werden können, um ihre schnelle Scan-Fähigkeiten zurückzuführen ist.

Im Hinblick auf die Herstellungstechniken, die zwei Hauptmethoden holographischen fabrication20 sind, 21, 22 und DLW59, 60, 61, 62, 63, 64. Herstellungs Holographic nutzt nicht zerstörenden Einwirkung eines Materials auf ein periodisches Interferenzfeld von mehreren kohärenten Laserpulse, und kann implementiert werden, eine einfache opto-mechanischen Aufbau und eine Vielzahl von verstärkten und unverstärkten laserpointer 5mw. Verschiedene Implementierungen von DLW sind in den verfügbaren literature11 beschrieben, 65, 66, 67 und DLW Setups sind im Handel von mehreren companies49, 68, 69, 70. Unter den aktuellen Entwicklungen bei der praktischen Umsetzung der DLW Technik ist eine deutliche Erhöhung der die Abtastgeschwindigkeit Laserstrahl in der Probe von ~ 100 & mgr; m s-1 in Richtung auf Meter pro Sekunde über die kombinierte Verwendung von schnellen Mechanik für die Proben Übersetzung und Scannen des Strahlfokus in der sample9 erreicht, 71, 72. Besondere Expositionssysteme zugeschnitten die axiale Auflösung von DLW zu verbessern kann auch 74 added73 werden, 75. für die Belichtung von Photoresist oder Harzproben, fs-Laser-Oszillatoren (beispielsweise Ti: Saphir- oder Faserlaser-Systeme) eine ausreichende Belichtungsstufen. Die breite Verfügbarkeit und ständig abnehmender Größe und Preis dieser Laserquellen tragen zur praktischen Anwendbarkeit der DLW-Technik. Zur Nutzung der DLW Technik in der Nähe oder oberhalb des laserinduzierten Durchbruchsschwelle in fester Kristalle oder Gläser (zum Beispiel für Wellenleiter Schreiben und die Schaffung neuer Materialien), verstärkten Lasersysteme bieten Pulsenergien> 1 & mgr; J erforderlich sind.

Neben Lithographie kann der fs-Laser-Bestrahlung sehr ähnlich für die Verarbeitung von Quarzglas (die amorphe Form von SiO 2) angewendet werden und stellt eine neuartige Technologieplattform für hochintegrierte rein optische Mikrosysteme. Im Gegensatz zu gemeinsamen Ansätzen, die auf die Kombination von Materialien setzen bestimmte Funktionen, fs-Laser-fertigter Mikro verlassen sich auf einzelne Material Monolith zu erreichen, deren Eigenschaften lokal und 3D durch selektive Belichtung funktionalisiert. Die Kombination von funktionalisierten Zonen mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften ermöglicht die Integration von Systemen ohne die Notwendigkeit zur weiteren Montage der Verpackungsschritte und ohne die Notwendigkeit für mehrere Bearbeitungsschritte, wie beispielsweise Sequenzen von Schichten Abscheidung, Belichtung und Ätzschritte (3; Ref. 76 ). Schließlich ist es noch zahlreiche weitere Zusatzstoff (und subtraktiven) Fertigungsansätze, wo ultrakurze Pulse erhebliche Vorteile gegenüber längeren Pulsen haben. Zu erwähnen ein paar Techniken wie Laser-induzierte Vorwärtstransfer (LIFT) oder einem intensiven Feld-induzierten Selbstorganisation sind hier nicht überprüft; siehe Refs. 77, 78 für die detaillierte Rechnung.