फेमटोसेकंड लेजर प्रत्यक्ष लेखन तकनीक एक प्रकार की माइक्रो-नैनो प्रसंस्करण तकनीक है जो किसी सामग्री की सतह पर या अंदर एक स्पंदित लेजर बीम पर ध्यान केंद्रित कर सकती है, और लेजर के नॉनलाइनियर इंटरैक्शन के माध्यम से सामग्री के स्थानीय गुणों में बदलाव का कारण बन सकती है। फोकल क्षेत्र में सामग्री, जिसका व्यापक रूप से माइक्रोफ्लुइडिक्स, माइक्रो-नैनो फोटोनिक्स, इंटीग्रेटेड ऑप्टिक्स इत्यादि जैसे कई क्षेत्रों में उपयोग किया गया है। पारंपरिक फेमटोसेकंड लेजर प्रत्यक्ष लेखन तकनीक में अनुप्रस्थ प्रसंस्करण रिज़ॉल्यूशन और अक्षीय रिज़ॉल्यूशन के बीच विषमता की समस्या है, और अक्षीय रिज़ॉल्यूशन स्पष्ट रूप से लम्बा है, जो त्रि-आयामी प्रसंस्करण में फेमटोसेकंड लेजर के अनुप्रयोग को कुछ हद तक सीमित करता है। हाल के वर्षों में, फेमटोसेकंड लेजर प्रत्यक्ष लेखन के पार्श्व और अक्षीय रिज़ॉल्यूशन के बीच अंतर को संतुलित करने के लिए, कई बीम आकार देने की तकनीक प्रस्तावित की गई है, जैसे स्लिट आकार देने की तकनीक, दृष्टिवैषम्य आकार देने की तकनीक और क्रॉस-बीम विकिरण तकनीक। हालाँकि, इनमें से कोई भी तकनीक एकल उद्देश्य लेंस के आधार पर त्रि-आयामी आइसोट्रोपिक प्रसंस्करण प्राप्त नहीं कर सकती है।
स्पेटियोटेम्पोरल फोकसिंग तकनीक मूल रूप से बायो-इमेजिंग अनुप्रयोगों के लिए विकसित की गई थी और इसका उपयोग फेमटोसेकंड लेजर माइक्रोमैचिनिंग के क्षेत्र में किया गया है। फेमटोसेकंड लेजर स्पेटियोटेम्पोरल फोकसिंग तकनीक टेम्पोरल फोकसिंग का एक नया आयाम प्रदान करती है, जो इसे अक्षीय निर्माण रिज़ॉल्यूशन में सुधार करने और नॉनलाइनियर सेल्फ-फोकसिंग प्रभावों को खत्म करने में उत्कृष्टता प्रदान करती है। स्पेटियोटेम्पोरल फोकसिंग तकनीक का तंत्र यह है कि: फेमटोसेकंड लेजर के विभिन्न वर्णक्रमीय घटकों को झंझरी जोड़े के माध्यम से स्थानिक रूप से फैलाया जाता है, स्थानिक रूप से बिखरे हुए प्रकाश को फिर उद्देश्य लेंस के माध्यम से केंद्रित किया जाता है, विभिन्न वर्णक्रमीय घटकों को फोकल बिंदु और पल्स चौड़ाई पर पुन: संयोजित किया जाता है परिमाण के फेमटोसेकंड क्रम में बहाल किया जाता है।
वर्तमान में, फेमटोसेकंड लेजर स्पेटियोटेम्पोरल फोकसिंग के साथ त्रि-आयामी माइक्रोमैकेनिंग पर अधिकांश मौजूदा अध्ययन व्यापक बैंडविड्थ, कम पुनरावृत्ति आवृत्ति टाइटेनियम रत्न लेजर पर आधारित हैं, और कम पुनरावृत्ति आवृत्ति लेजर प्रसंस्करण की गति को प्रतिबंधित करती है, इसलिए स्पेटियोटेम्पोरल फोकसिंग तकनीक का अनुप्रयोग एक ही समय में उच्च दक्षता, त्रि-आयामी अनिसोट्रोपिक प्रसंस्करण की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए उच्च-दोहराव-आवृत्ति फेमटोसेकंड लेजर प्रकाश स्रोत एक अपरिहार्य आवश्यकता है। हालाँकि, उच्च-दोहराव-आवृत्ति फेमटोसेकंड लेजर स्रोतों की बैंडविड्थ आमतौर पर संकीर्ण होती है, स्थानिक फैलाव की मात्रा बड़ी संख्या में नकारात्मक समय की तरंगों का परिचय देती है, और लेजर स्वयं पर्याप्त समय मुआवजा प्रदान नहीं कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप फोकल बिंदु पर पल्स चौड़ाई नहीं होती है परिमाण के फेमटोसेकंड क्रम में बहाल करने में सक्षम होना, जो उच्च-दोहराव-आवृत्ति लेजर प्रसंस्करण के लिए स्पैटियो-टेम्पोरल फोकसिंग तकनीक के अनुप्रयोग को प्रतिबंधित करता है। इसलिए, उच्च भारी-आवृत्ति फेमटोसेकंड लेजर स्पेटियोटेम्पोरल फोकसिंग तकनीक पर आधारित त्रि-आयामी आइसोट्रोपिक प्रसंस्करण को अतिरिक्त समय मुआवजा प्रदान करने की आवश्यकता है।
अनुसंधान की मुख्य विशेषताएं
शेडोंग नॉर्मल यूनिवर्सिटी के प्रोफेसर यांगजियन कै और ईस्ट चाइना नॉर्मल यूनिवर्सिटी के प्रोफेसर या चेंग की टीम ने उच्च-आवृत्ति लेजर के लिए अतिरिक्त-गुहा समय मुआवजे की एक योजना का प्रस्ताव करने के लिए सहयोग किया है, जो उच्च दक्षता, त्रि-आयामी आइसोट्रोपिक मशीनिंग का एहसास कराता है। उच्च-आवृत्ति फेमटोसेकंड लेजर प्रकाश स्रोतों की स्पेटियोटेम्पोरल फोकसिंग तकनीक पर आधारित। इस कार्य में, लेज़र के बाहर निर्मित मार्टिनेज पल्स ब्रॉडनर का उपयोग बड़ी संख्या में समय-सकारात्मक चिरप्स को पेश करने के लिए किया जाता है ताकि पल्स की चौड़ाई को परिमाण के पिकोसेकंड क्रम तक बढ़ाया जा सके, और फिर सिंगल-पास ग्रेटिंग कंप्रेसर (ग्रेटिंग) का स्थानिक फैलाव किया जा सके। जोड़ी) और ऑब्जेक्टिव लेंस का फोकस परिमाण के फेमटोसेकंड क्रम में पल्स चौड़ाई के साथ फोकल बिंदु पर विभिन्न वर्णक्रमीय घटकों के पुनर्संयोजन को सुनिश्चित करता है। प्रायोगिक प्रणाली चित्र 1 में दिखाई गई है।
चित्र 1 उच्च-आवृत्ति फेमटोसेकंड लेजर स्पेटियो-टेम्पोरल फोकसिंग तकनीक पर आधारित त्रि-आयामी आइसोट्रोपिक प्रसंस्करण उपकरण का योजनाबद्ध आरेख
यह सर्वविदित है कि फेमटोसेकंड लेजर प्रसंस्करण का प्रभाव प्रसंस्करण दिशा, पल्स ऊर्जा और प्रसंस्करण गहराई आदि से प्रभावित होता है। यह सत्यापित करने के लिए कि स्पेटियोटेम्पोरल फोकसिंग डिवाइस में त्रि-आयामी आइसोट्रोपिक प्रसंस्करण की क्षमता है या नहीं, प्रोफेसर यांगजियन कै की टीम और प्रोफेसर चेंग या की टीम ने डिवाइस के ऑप्टिकल क्रॉस-सेक्शन को अलग-अलग दिशाओं में, अलग-अलग गहराई पर प्रदर्शित किया, और प्रकाश संवेदनशील ग्लास के अंदर विभिन्न पल्स ऊर्जा द्वारा संसाधित किया गया (जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है)। प्रायोगिक परिणाम बताते हैं कि विभिन्न दिशाओं में रिज़ॉल्यूशन समान और गोलाकार है, और 3डी आइसोट्रोपिक प्रोसेसिंग रिज़ॉल्यूशन (8-22 μm) पल्स ऊर्जा के समानुपाती है और प्रसंस्करण गहराई के प्रति असंवेदनशील है। इस कार्य का महत्व मुख्य रूप से उच्च प्रसंस्करण दक्षता और लगातार समायोज्य 3डी आइसोट्रोपिक प्रसंस्करण रिज़ॉल्यूशन के संयोजन में निहित है, जो लेजर प्रसंस्करण के लिए एक नया तकनीकी साधन प्रदान करता है।
चित्र 2 टेम्पोरल फ़ोकसिंग सिस्टम के प्रसंस्करण रिज़ॉल्यूशन पर विभिन्न दिशाओं, नाड़ी ऊर्जा और प्रसंस्करण गहराई का प्रभाव।
स्पेस-टाइम फोकसिंग डिवाइस की त्रि-आयामी निर्माण क्षमता को अधिक सहजता से प्रदर्शित करने के लिए, अनुसंधान टीम ने स्पेस-टाइम फोकसिंग तकनीक को पोस्ट-रासायनिक संक्षारण विधि के साथ जोड़कर विभिन्न प्रकार के त्रि-आयामी आइसोट्रोपिक माइक्रोफ्लुइडिक संरचनाओं का निर्माण किया। प्रकाश संवेदनशील कांच. पारंपरिक लेजर प्रसंस्करण की तुलना में, डिवाइस में उच्च दक्षता, लगातार समायोज्य 3डी आइसोट्रोपिक प्रसंस्करण रिज़ॉल्यूशन, प्रसंस्करण गहराई के प्रति असंवेदनशीलता आदि के फायदे हैं। इस शोध के परिणामों को 3डी माइक्रोफ्लुइडिक चिप, फोटोनिक चिप निर्माण के साथ-साथ लागू किए जाने की उम्मीद है। लेजर 3डी प्रिंटिंग और अन्य क्षेत्र।
