据最新一期《光学》杂志报道,以色列特拉维夫大学研究人员开发出一种技术,可以直接在芯片上将玻璃片折叠成微观三维结构,他们称之为“光子折纸”。这一技术有望制造出微小而复杂的光学器件,用于数据处理、传感和实验物理研究。
现有的3D打印机制成的三维结构比较粗糙,光学性能不足,无法满足高性能需求。此次,团队受到松果鳞片向外弯曲以释放种子的启发,利用激光诱导的方式,触发超薄玻璃片精确弯曲,从而制备出高透明度、超光滑的三维微型光子器件。
新技术可以制作出长3毫米、厚仅0.5微米(约为人类发丝直径的1/200)的结构,创下三维结构长度与厚度比的新纪录。他们还制作出了螺旋形、凹面和凸面镜,这些镜面的光滑度优于1纳米,使得光线在其表面反射时不会失真。
就像大型3D打印机可以制造几乎任何家居用品一样,“光子折纸”技术也能制造各种微型光学器件。例如,它可以制造微型变焦镜头,从而取代大多数智能手机上配置的5个独立摄像头;也可以制造利用光而非电的微光子元件,推动传统电子计算机向更快、更高效的光学替代方案转变。
团队在硅芯片上沉积超薄二氧化硅玻璃片,通过刻蚀留出支撑区域,再利用二氧化碳激光脉冲在毫秒级时间内完成折叠,速度可达每秒2米,加速度超过2000米/秒2。进一步实验表明,该方法可将厚度10微米的玻璃片折叠成90度直角、螺旋等多种形状,精度可控至0.1微弧度。
团队进一步制作了一种极轻的三维“桌子”结构,并在底部集成凹面腔镜。玻璃片厚度仅5微米左右,像折纸玩具桌子一样被折叠成型。这类超轻、紧凑的结构原则上可通过光学方式悬浮,用于探索牛顿引力在极小尺度上的偏差,从而为解决暗物质等天文难题提供新线索。
这一新技术将二氧化硅光子学带入了三维世界,为开发高性能集成光学器件开辟了全新可能。
据最新一期《光学》杂志报道,以色列特拉维夫大学研究人员开发出一种技术,可以直接在芯片上将玻璃片折叠成微观三维结构,他们称之为“光子折纸”。这一技术有望制造出微小而复杂的光学器件,用于数据处理、传感和实验物理研究。
现有的3D打印机制成的三维结构比较粗糙,光学性能不足,无法满足高性能需求。此次,团队受到松果鳞片向外弯曲以释放种子的启发,利用激光诱导的方式,触发超薄玻璃片精确弯曲,从而制备出高透明度、超光滑的三维微型光子器件。
新技术可以制作出长3毫米、厚仅0.5微米(约为人类发丝直径的1/200)的结构,创下三维结构长度与厚度比的新纪录。他们还制作出了螺旋形、凹面和凸面镜,这些镜面的光滑度优于1纳米,使得光线在其表面反射时不会失真。
就像大型3D打印机可以制造几乎任何家居用品一样,“光子折纸”技术也能制造各种微型光学器件。例如,它可以制造微型变焦镜头,从而取代大多数智能手机上配置的5个独立摄像头;也可以制造利用光而非电的微光子元件,推动传统电子计算机向更快、更高效的光学替代方案转变。
团队在硅芯片上沉积超薄二氧化硅玻璃片,通过刻蚀留出支撑区域,再利用二氧化碳激光脉冲在毫秒级时间内完成折叠,速度可达每秒2米,加速度超过2000米/秒2。进一步实验表明,该方法可将厚度10微米的玻璃片折叠成90度直角、螺旋等多种形状,精度可控至0.1微弧度。
团队进一步制作了一种极轻的三维“桌子”结构,并在底部集成凹面腔镜。玻璃片厚度仅5微米左右,像折纸玩具桌子一样被折叠成型。这类超轻、紧凑的结构原则上可通过光学方式悬浮,用于探索牛顿引力在极小尺度上的偏差,从而为解决暗物质等天文难题提供新线索。
这一新技术将二氧化硅光子学带入了三维世界,为开发高性能集成光学器件开辟了全新可能。
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