波蘭研究人員使用DLW 3D打印技術制造微米級鏡頭
時間：2020-05-15 08:57 來源：中國3D打印網 作者：中國3D打印網 閱讀：次
中國3D打印網5月15日訊，波蘭華沙大學的研究人員已經使用直接激光書寫（DLW）3D打印技術設計了微米級的鏡頭�？梢栽诟鞣N材料（包括易碎的石墨烯類材料）上制造3D打印的鏡片。
物理學院的研究小組解釋說，這些透鏡可以代替以前對單個納米級發光體（如量子點或原子薄的2D材料）進行光譜測量所需的笨重的顯微鏡物鏡。另外，這些笨重的顯微鏡必須放置在距要分析的樣品約十分之一英寸的距離處，這可能會限制許多類型的現代實驗。研究人員表示，建議的3D打印鏡頭將鏡頭前部和樣品表面之間的工作距離增加了兩個數量級。這可能為各種光學實驗開辟新的前景。
3D打印的非球面微透鏡的掃描電子顯微鏡圖像。圖片來自華沙大學。
使用3D打印生產微透鏡
商用3D打印機一直在快速發展，這與其兼容的材料（包括具有高光學質量的透明介質）相吻合。據中國3D打印網了解，伴隨著這種材料的3D打印技術的進步為科學和技術的許多領域開辟了新的可能性，包括生物學，醫學，超材料研究，機器人技術和微光學。
該論文的作者展示了其在光提取和傳輸中的應用，并解釋說他們已經開發出了可以將3D打印在發光器頂部的高效橢圓形微透鏡。作者將這些透鏡描述為“簡單，經濟高效，寬帶，通用且可與廣泛期望的微光學系統的其他組件兼容”，同時無需使用高數值孔徑的光學器件即可工作。為了制造可以在各種樣品上制造的鏡片，該團隊選擇使用DLW 3D打印工藝，該工藝在論文中被描述為“一種能夠印刷幾乎任何形狀的鏡片的通用技術”。 DLW也被稱為雙光子3D光刻，該過程能夠生產任意納米3D結構。
此類技術由德國雙光子增材制造系統制造商Nanoscribe等提供。去年，該公司推出了Quantum X，專門設計用于制造可折射至200微米的納米級折射和衍射微光學元件。在2019年末，勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）和香港中文大學（CUHK）的研究人員在雙光子增材制造的開發方面取得了突破，不僅加快了該技術的制造速度，而且還限制了分辨率的犧牲。
在Quantum X機器上打印的3D微透鏡陣列。圖片來自Nanoscribe。
超長工作距離光譜的優勢
作者介紹的3D打印鏡頭的關鍵特性是，它們能夠增加從半導體樣品發出的光的提取，并將其出射部分重塑為超窄光束。由于具有這種特性，研究人員解釋說，這些透鏡可以幫助消除對進行單點狀發光器的光學測量所需的笨重顯微鏡的需要。這種3D打印的微透鏡還可以進行長距離的光學測量（使用1英寸的收集透鏡時為600mm），這是其他光譜技術目前尚無法達到的。
物理學院的研究小組解釋說，這些透鏡可以代替以前對單個納米級發光體（如量子點或原子薄的2D材料）進行光譜測量所需的笨重的顯微鏡物鏡。另外，這些笨重的顯微鏡必須放置在距要分析的樣品約十分之一英寸的距離處，這可能會限制許多類型的現代實驗。研究人員表示，建議的3D打印鏡頭將鏡頭前部和樣品表面之間的工作距離增加了兩個數量級。這可能為各種光學實驗開辟新的前景。
3D打印的非球面微透鏡的掃描電子顯微鏡圖像。圖片來自華沙大學。
使用3D打印生產微透鏡
商用3D打印機一直在快速發展，這與其兼容的材料（包括具有高光學質量的透明介質）相吻合。據中國3D打印網了解，伴隨著這種材料的3D打印技術的進步為科學和技術的許多領域開辟了新的可能性，包括生物學，醫學，超材料研究，機器人技術和微光學。
該論文的作者展示了其在光提取和傳輸中的應用，并解釋說他們已經開發出了可以將3D打印在發光器頂部的高效橢圓形微透鏡。作者將這些透鏡描述為“簡單，經濟高效，寬帶，通用且可與廣泛期望的微光學系統的其他組件兼容”，同時無需使用高數值孔徑的光學器件即可工作。為了制造可以在各種樣品上制造的鏡片，該團隊選擇使用DLW 3D打印工藝，該工藝在論文中被描述為“一種能夠印刷幾乎任何形狀的鏡片的通用技術”。 DLW也被稱為雙光子3D光刻，該過程能夠生產任意納米3D結構。
此類技術由德國雙光子增材制造系統制造商Nanoscribe等提供。去年，該公司推出了Quantum X，專門設計用于制造可折射至200微米的納米級折射和衍射微光學元件。在2019年末，勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）和香港中文大學（CUHK）的研究人員在雙光子增材制造的開發方面取得了突破，不僅加快了該技術的制造速度，而且還限制了分辨率的犧牲。
在Quantum X機器上打印的3D微透鏡陣列。圖片來自Nanoscribe。
超長工作距離光譜的優勢
作者介紹的3D打印鏡頭的關鍵特性是，它們能夠增加從半導體樣品發出的光的提取，并將其出射部分重塑為超窄光束。由于具有這種特性，研究人員解釋說，這些透鏡可以幫助消除對進行單點狀發光器的光學測量所需的笨重顯微鏡的需要。這種3D打印的微透鏡還可以進行長距離的光學測量（使用1英寸的收集透鏡時為600mm），這是其他光譜技術目前尚無法達到的。
通常，標準光譜顯微鏡的尺寸約為手掌大小，重達一磅（半公斤），并且必須與樣品相距很小的距離。當試圖在脈沖高磁場，低溫或微波腔中進行測量時，這可能會引起問題，另一方面，研究團隊提供的3D打印鏡頭可以輕松地將其抬起。
此外，DLW 3D打印過程的高速功能意味著可以在一個樣品上產生數百個微透鏡，這可以幫助實現更省時的研究和假設檢驗。研究人員解釋說：“將它們排列成規則的陣列提供了一個方便的坐標系，該坐標系可以精確指定所選納米對象的位置，并可以在世界各地的不同實驗室中對其進行多次測量�！�
研究論文“具有非球面固體浸沒微透鏡的單個納米結構的超長工作距離光譜學”發表在《光：科學與應用》，第9卷，第1期（2020年）
中國3D打印網編譯文章！
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