飛秒激光直寫技術(shù)是一種具備三維加工能力的制造技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究等領(lǐng)域。然而，由于傅里葉帶寬定理對(duì)激光焦點(diǎn)橫向尺寸和深寬比的制約，在納米級(jí)精度上，一直無(wú)法兼顧激光切割以及鉆孔時(shí)的橫向精度和深寬比。

近日，針對(duì)這一難題，清華大學(xué)精密儀器系孫洪波教授和吉林大學(xué)陳岐岱教授聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，開發(fā)出一種超隱形切割技術(shù)，利用激光-物質(zhì)相互作用過(guò)程中的非線性反饋，促進(jìn)橫向的亞波長(zhǎng)光場(chǎng)局域化和縱向的能量沉積均勻化，在包括玻璃、激光晶體、鐵電體等多種透明材料中實(shí)現(xiàn)了橫向精度10納米，深寬比超15000的納米深加工，將目前該領(lǐng)域國(guó)際上文獻(xiàn)可查的加工精度提升了10至100倍。與傳統(tǒng)隱形切割等激光加工技術(shù)相比，新研究從原理上擺脫了高深寬比結(jié)構(gòu)對(duì)激光焦點(diǎn)壓縮和拉伸的強(qiáng)依賴，代表了目前最先進(jìn)的激光納米深切割能力，可廣泛用于納米光學(xué)制造等領(lǐng)域。5月8日，這一成果在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·光子學(xué)》。

“這就好比地質(zhì)勘探時(shí)打一口深井，井的直徑越小，便越難做深。”論文的通訊作者孫洪波教授形象地比喻。

“新技術(shù)切割寬度可以達(dá)到10納米，相當(dāng)于人類頭發(fā)絲直徑的六千分之一;同時(shí)深寬比可以達(dá)到15000以上，相當(dāng)于一口一米直徑的井，要向地下鉆1萬(wàn)5千米深。”孫洪波教授告訴記者。

據(jù)介紹，超隱形切割技術(shù)具備對(duì)材料損傷小、無(wú)碎屑、支持應(yīng)力和化學(xué)刻蝕下的材料分離等優(yōu)點(diǎn)，有望用于新一代微型激光器的異質(zhì)集成、量子傳感等領(lǐng)域。

審核編輯 黃宇