精度提升至10納米我國科學家開發出新型激光切割技術

飛秒激光直寫技術是一種具備三維加工能力的制造技術，被廣泛應用于工業生產和科學研究等領域。然而，由于傅里葉帶寬定理對激光焦點橫向尺寸和深寬比的制約，在納米級精度上，一直無法兼顧激光切割以及鉆孔時的橫向精度和深寬比。

近日，針對這一難題，清華大學精密儀器系孫洪波教授和吉林大學陳岐岱教授聯合團隊，開發出一種超隱形切割技術，利用激光-物質相互作用過程中的非線性反饋，促進橫向的亞波長光場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現了橫向精度10納米，深寬比超15000的納米深加工，將目前該領域國際上文獻可查的加工精度提升了10至100倍。與傳統隱形切割等激光加工技術相比，新研究從原理上擺脫了高深寬比結構對激光焦點壓縮和拉伸的強依賴，代表了目前最先進的激光納米深切割能力，可廣泛用于納米光學制造等領域。5月8日，這一成果在線發表于國際學術期刊《自然·光子學》。

“這就好比地質勘探時打一口深井，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。

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

據介紹，超隱形切割技術具備對材料損傷小、無碎屑、支持應力和化學刻蝕下的材料分離等優點，有望用于新一代微型激光器的異質集成、量子傳感等領域。