| 光学3D打印已经取得了许多突破, 现在瑞士的研究人员正在引入新的突破. 来自瑞士电子和微技术中心 (CSEM) 的团队开发了喷墨打印技术, 用于制造精密光学元件, 如通过限制波的扩展 (简称 '波导' ) 允许信号传播而不会造成大量的能量损失.  但这里有一个问题, 实际上这种方法被认为是2.5D打印, 而不是3D打印, 因为与3D打印相比, 打印结构虽然不平整, 但复杂程度有限. '喷墨印刷是制造光学元件的一种非常有吸引力的方法, 因为特征的位置和尺寸可以很容易地修改, 而且几乎没有材料浪费. 然而, 油墨的表面张力使得打印具有特定高度的线条变得困难, 这对于形成 '波导' 是必需的, 'CSEM团队成员FabianLütolf说. 喷墨印刷通常是一个步骤的过程, 通过微小的喷嘴将一滴图案沉积到基底上. 但是CSEM团队发现, 线条可以印刷更平滑的特征, 并且在特定的高度上通过两步沉积墨水. 他们的技术可以打印由丙烯酸聚合物制成的2.5D光学波导和锥体, 以及金属油墨等其他材料. 现在在苏黎世联邦理工学院Lütolf和团队负责人Rolando Ferrini的Pius M. Theiler在Optics Express期刊上发表了一篇题为《使用毛细管桥的光学波导的非接触式印刷》的论文.
 由于液体的表面张力, 沉积在基材上的油墨可能裂开或凸起. 但是这个两步法可以将这个问题转化为一个优势, 步骤# 2中印刷的墨水可以在第一次印刷的墨滴之间自行对齐, 以降低其表面张力. 这也意味着研究人员不必预先对基材进行图案印刷, 而这对于其他喷墨印刷技术来说是必需的, 这使得制造更简单并且增加了可用的设计空间. 新技术首先打印一系列球形液滴, 称为钉帽, 然后钉住由第二张照片墨水制成的液桥. 这种液滴配置可防止墨水移动, 从而防止印刷线上形成凸起. 这种方法还可以连接多个连接点以形成尖锐的边缘和拐角, 与传统的光刻技术相比, 它还具有几个优点, 常用于制造芯片上的微小元件. 研究人员使用喷墨打印方法来创建该波导. 通过波导发送激光 (红色) 可以测量波导的光学特性. Lütolf解释说: '喷墨打印不需要像光刻这样的物理掩模, 而且连接组件更容易. 此外, 如果您只想快速测试一个想法或改变参数, 喷墨打印等增材制造方法只需要适应数字设计. '  根据新的两步喷墨印刷方法 (h-n) 和其实际印刷 (o-u) 的理论计算, 将印刷特征与标准一步喷墨印刷 (a-g) 进行比较. 比例尺= 200微米. 该团队创建了一个宽20微米, 高31微米的聚合物波导, 并带有一个锥形, 以允许来自外部激光器的光线进入波导, 以评估新方法. 测量波导内的光损耗为0.19 dB / cm, 仅比光刻法制作的波导高一个数量级. '在这篇论文中, 我们报告了首批具有损耗表征的喷墨印刷波导. 对于我们设想的应用, 波导将在短距离内传输光线, 而不是在整个网络中传输光线, 'Lütolf说. '目前的损失水平对于这种应用是可以容忍的. 最小的波导由一个单独的墨滴组成, 并且其大小受打印机喷嘴的限制. 但是他们研究中打印机的最窄波导尺寸为40微米, 高度约为10微米, 这与市场上使用工业喷墨打印机性能相似. 通过我们目前的材料和硬件组合, 不可能将波导制作在10微米以下, 这对于单模操作通常是必需的. 但我们很接近. 然而, 没有基本的物理限制会阻止我们打印单模波导. ' 来源: 中国3D打印网 |
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