So'nggi yillarda 3D bosib chiqarish texnologiyasi sanoatning turli sohalarida, ayniqsa nozik ishlab chiqarish va optikada tobora ko'proq foydalanilmoqda. Yaqinda Germaniyaning Shtutgart universiteti tadqiqotchilari guruhi shunday xulosaga kelishdikatta yutuqular birinchi marta 3D-bosma polimerlarga asoslangan miniatyura optikasi lazer ichida hosil bo'ladigan issiqlik va quvvatga bardosh bera olishini namoyish qilganlarida. Ushbu kashfiyot turli xil qo'llash stsenariylarida, ayniqsa o'z-o'zidan boshqariladigan avtomobillarda qo'llaniladigan LIDAR tizimlarida juda muhim bo'lgan arzon, ixcham va barqaror lazer manbalarini yaratishga yo'l ochadi.
Shtutgart universiteti qoshidagi IV Fizika instituti tadqiqot guruhi rahbari Saymon Angstenberger shunday dedi: “3D bosib chiqarish texnologiyasidan foydalanib, biz to‘g‘ridan-to‘g‘ri lazer ichidagi shisha tolalarda yuqori sifatli mikro-optika yaratdik va uning hajmini sezilarli darajada kamaytirdik. “Bu shunday 3D-bosma optikalarning haqiqiy lazerda birinchi marta qoʻllanilishi boʻlib, ularning yuqori zararga chidamlilik chegarasi va barqarorligini toʻliq namoyish etadi”.
"Optics Letters" jurnalida jamoa mikro-optikani to'g'ridan-to'g'ri optik tolaga qanday qilib 3D bosib chiqarishi va shu tariqa tolani bitta lazerli osilatorda lazer kristali bilan mahkam birlashtirgani haqida batafsil tasvirlab beradi. Gibrid lazer 20 mVt dan ortiq chiqish quvvati va 37 mVt maksimal chiqish quvvati bilan 1063,4 nm da barqaror ishlay oldi.
Yangi lazer tolali lazerlarning ixchamligi, mustahkamligi va arzon narxlardagi afzalliklarini turli quvvat va ranglar kabi keng ko‘lamli ishlash xususiyatlariga ega bo‘lgan kristall asosidagi qattiq holatdagi lazerlarning afzalliklari bilan birlashtiradi. 3D-bosma linzalardan foydalangan holda tolaga ulangan lazerning dizayni 1-rasmda ko'rsatilgan.
Saymon Angstenbergerning ta'kidlashicha, "Hozirgacha 3D bosma optika asosan endoskopiya kabi kam quvvatli stsenariylarda qo'llanilgan. Biroq, biz bu texnologiyalarning fotolitografiya va lazer markalash kabi yuqori quvvatli ilovalar uchun imkoniyatlarini ko'rsatamiz. Biz ko'rsatamiz. To'g'ridan-to'g'ri optik tolalarga bosilgan ushbu 3D mikro-optikalar katta miqdordagi yorug'likni bitta nuqtaga to'plashi mumkin, bu saraton hujayralarini aniq yo'q qilish kabi tibbiyotda qo'llanilishida katta ahamiyatga ega.
To'g'ridan-to'g'ri optik tolalarga mikro o'lchovli linzalarni yasash
Shtutgart universiteti qoshidagi IV Fizika instituti 3D-bosma mikro-optika sohasida katta tadqiqot tajribasiga ega, ayniqsa optik tolalarga bevosita chop etish bo‘yicha tajribaga ega. Ular "ikki fotonli polimerizatsiya" deb nomlangan 3D bosib chiqarish usulidan foydalanadilar, bunda infraqizil lazer ultrabinafsha nurlarga sezgir fotorezistga qaratilgan.
Lazerning fokus sohasida bir vaqtning o'zida ikkita infraqizil foton so'riladi, bu UV qarshiligini oshiradi. Fokus nuqtasini siljitish orqali yuqori aniqlik bilan bir nechta shakllarni yaratish mumkin. Ushbu texnologiya nafaqat miniatyura optikasi, balki erkin shakldagi optik elementlar yoki murakkab linza tizimlarini yaratish kabi yangi funktsiyalarni ham ishlab chiqarish imkonini beradi.
Bu 3D-bosma komponentlar polimerlardan tayyorlangan va biz ular lazer bo‘shlig‘ida hosil bo‘ladigan katta hajmdagi issiqlik va optik quvvatga bardosh bera oladimi yoki yo‘qmi, noma’lum edik”, — deydi Saymon Angstenberger. Ammo keyinroq aniqlandiki, hech qanday zarar kuzatilmagan. lazerni uzoq vaqt davomida bir necha soat ishlagandan keyin ham linzalarda, bu ularning juda yuqori barqarorligini isbotlaydi.
Ushbu so'nggi tadqiqotda tadqiqotchilar Nanoscribe tomonidan ishlab chiqarilgan 3D printerdan diametri 0.25 mm va balandligi 80 mkm bo'lgan linzalarni bir xil diametrli optik tolalar uchida ikkita optik tolalar yordamida ishlab chiqarish uchun foydalanganlar. foton polimerizatsiyasi (2-rasm). Jarayon optikani loyihalash, tolani 3D-printerga kiritish, so'ngra tolaning oxiridagi mikro tuzilmani aniq bosib chiqarishni o'z ichiga oladi, bu esa bosilgan tolalarni tekislashda va chop etishning o'zida yuqori darajadagi aniqlikni talab qiladi.
Gibrid lazerni yaratish
3D bosib chiqarish tugallangach, jamoa lazer va lazer bo'shlig'ini yig'ishga kirishdi. Katta hajmli va qimmatbaho nometalllardan foydalanadigan an'anaviy lazer bo'shliqlaridan farqli o'laroq, ular bo'shliqning bir qismini tashkil qilish uchun tolalarni ishlatib, noyob gibrid tolali kristalli lazerni yaratdilar. Ushbu dizaynda tolaning uchida chop etilgan miniatyura linzalari lazer kristali tomonidan chiqarilgan va qabul qilingan yorug'likni markazlashtirish va to'plash yoki ulash uchun ishlatiladi. Tizim barqarorligini yaxshilash va havo turbulentligining ta'sirini kamaytirish uchun tadqiqotchilar tolani ushlagichga mahkamlashdi. Ta'kidlash joizki, kristall va bosilgan linzalar juda ixcham o'lchamga ega - 5 × 5 sm².
Bir necha soat davomida lazerning quvvatini doimiy ravishda qayd qilib, tadqiqotchilar tizimdagi 3D-bosma optikaning ishlashida hech qanday buzilish yo'qligini va bu lazerning uzoq muddatli operatsion samaradorligiga ta'sir qilmasligini tasdiqladilar. Bundan tashqari, skanerlash elektron mikroskop yordamida lazer bo'shlig'idagi optikani kuzatish ko'rinadigan zararni aniqlamadi. Simon Angstenberger ta'kidladi: "Biz bosilgan optika biz foydalanadigan tijorat tolali Bragg panjarasi bilan solishtirganda barqarorroq ekanligini aniqladik va natijada maksimal quvvatimizni chekladik."
Tadqiqot guruhi hozirda 3D-bosma optika samaradorligini optimallashtirish ustida ishlamoqda. Ular optimallashtirilgan erkin shaklli linzalar va asferik linzalar dizayni bilan kattaroq optik tolalardan foydalanishni yoki chiqish quvvatini oshirish uchun linzalar birikmalarini to'g'ridan-to'g'ri tolaga chop etishga harakat qilishni rejalashtirmoqda. Shu bilan birga, ular lazerlarda turli xil kristallardan foydalanishni rejalashtirmoqdalar, bu esa muayyan ilovalar uchun chiqish xususiyatlarini moslashtirish va optimallashtirish imkonini beradi.
