黑科技!能在光纤上直接3D打印出微米级复杂光学结构

南极熊获悉,一支由加州大学伯克利分校、劳伦斯伯克利国家实验室等多家顶尖研究机构组成的联合团队近日开发出了一种新的微观3D打印技术,能够在直径仅有125微米(近似人类头发丝的宽度)的光纤顶端打印出精细却高度复杂的光学结构。这种技术不仅是目前能在光纤上成型3D结构的最精确方法之一,而且成本比传统方法低许多,所以有望在生物传感器、电信等方面催生出许多新的应用。

据南极熊了解,这种新技术实际上是一种紫外线纳米压印光刻系统,比起传统的工艺(如电子束光刻或聚焦离子束铣削)都更加高效经济。由它3D打印出的超细光学结构能够改变光纤中光的各种属性,而这正是推动激光加工、生物医学传感器等技术发展的关键所在。

目前,研究团队已经通过成功3D打印出光纤分离器验证了这项新技术。这种分离器是通过在一个5微米×5微米的面积上进行255个高度不同的铣削动作实现的,能将光纤里的光一分为四,但强度几乎保持不变。

“这项新技术甚至能用高折射率材料直接在光纤上3D出复杂光学结构,所以可显著提高光学结构设计的灵活性和可重复性,从而为开发光学探针等高科技设备铺平道路,”研究参与者之一,aBeam Technologies公司的Keiko Munechika解释说,“有了这种技术,就能轻松将现有的笨重、昂贵且难以排列的光学元件集成到一个光纤之中,目前已实现的最好实例就是创造出了带有角动量光束的涡相位掩模。该装置通常用于STED显微镜和电信技术。集成到一根光纤后,它不但会变得更易使用,而且成本也能下降不少。”

目前,项目团队已经将这项新技术撰写成了论文,发表到了著名的《Nanotechnology》杂志上。接下来,他们会继续探索该技术的更复杂应用,包括制造近场光学探针、光纤透镜,以及各种化学传感器等,请关注南极熊3D打印网。