Penyelidik Mencari Cara Baharu Untuk Memperbaiki Resolusi Pemprosesan Laser

Baru-baru ini, satu pasukan penyelidik dari Universiti Tohoku di Jepun telah berjaya menggunakan pancaran laser terpolarisasi jejari tersuai untuk memfokus pada bahagian dalam bahan untuk menghasilkan bintik-bintik cahaya yang kecil, yang seterusnya meningkatkan dengan ketara resolusi pemprosesan bahan laser.
Pendekatan inovatif ini, diperincikan dalam jurnal Optik Letters, merevolusikan teknologi pemprosesan laser.
Teknologi pemprosesan laser memainkan peranan penting dalam beberapa industri, termasuk automotif, semikonduktor dan farmaseutikal, terutamanya dalam pemesinan ketepatan seperti penggerudian dan pemotongan. Walaupun sumber laser berdenyut ultrashort telah dapat mencapai pemprosesan yang tepat pada skala mikron hingga berpuluh-puluh mikron, industri moden dan penyelidikan saintifik telah menyaksikan permintaan yang semakin meningkat untuk pemprosesan skala yang lebih kecil, dengan ketepatan di bawah 100 nanometer menjadi halangan yang tidak dapat diatasi untuk teknologi semasa.
Penyelidik di Universiti Tohoku menumpukan pada pancaran laser polarisasi jejari, pancaran vektor khas yang menjana medan elektrik membujur pada titik fokus, menghasilkan tempat yang lebih kecil daripada pancaran konvensional. Walaupun sifat ini menunjukkan potensi pemprosesan yang hebat, fotopembiasan pada antara muka bahan udara menyebabkan tempat menjadi lemah di dalam bahan, mengehadkan penggunaannya.
Untuk mengatasi cabaran ini, pasukan penyelidik secara kreatif menggunakan teknik objektif rendaman minyak, yang biasa digunakan dalam biomikroskopi. Dengan menggunakan objektif rendaman minyak pada substrat kaca yang diproses dengan laser, cahaya tidak membengkok semasa melalui minyak dan kaca yang direndam kerana minyak dan kaca mempunyai indeks biasan yang serupa, sekali gus memastikan kestabilan dan ketepatan titik.
Para penyelidik menyelidiki lagi kelakuan rasuk terpolarisasi jejari dan mendapati bahawa medan membujur sangat dipertingkatkan apabila rasuk difokuskan dan digabungkan dengan paparan cincin. Kesan peningkatan ini terhasil daripada pantulan jumlah sudut penumpuan tinggi pada antara muka kaca-udara. Menggunakan pancaran terpolarisasi jejari anulus ini, pasukan itu berjaya mencipta titik fokus yang kecil.
Mereka kemudiannya menggunakan teknik tersebut pada pemprosesan permukaan kaca dengan pancaran laser berdenyut ultrashort. Denyutan yang ditukar dilepaskan sekali di bahagian belakang substrat kaca untuk membuat 67-lubang diameter nanometer dalam bahan, saiz kira-kira 1/16 daripada panjang gelombang pancaran laser, meningkatkan ketepatan pemprosesan dengan ketara.
Kejayaan ini bukan sahaja meningkatkan ketepatan pemprosesan bahan langsung menggunakan medan elektrik membujur yang dipertingkatkan, tetapi juga memberikan kami cara mudah untuk merealisasikan skala pemprosesan kurang daripada 100 nanometer," kata Yuichi Kozawa, seorang profesor bersekutu di Institut Pelbagai Disiplin Universiti Tohoku. Penyelidikan dalam Bahan Termaju (IMRAM), dan pengarang bersama kertas kerja ini akan membuka kemungkinan baharu untuk pembuatan nano laser dalam pelbagai bidang perindustrian dan saintifik.