| 光學3D列印已經取得了許多突破, 現在瑞士的研究人員正在引入新的突破. 來自瑞士電子和微技術中心 (CSEM) 的團隊開發了噴墨列印技術, 用於製造精密光學元件, 如通過限制波的擴展 (簡稱 '波導' ) 允許訊號傳播而不會造成大量的能量損失.  但這裡有一個問題, 實際上這種方法被認為是2.5D列印, 而不是3D列印, 因為與3D列印相比, 列印結構雖然不平整, 但複雜程度有限. '噴墨印刷是製造光學元件的一種非常有吸引力的方法, 因為特徵的位置和尺寸可以很容易地修改, 而且幾乎沒有材料浪費. 然而, 油墨的表面張力使得列印具有特定高度的線條變得困難, 這對於形成 '波導' 是必需的, 'CSEM團隊成員FabianLütolf說. 噴墨印刷通常是一個步驟的過程, 通過微小的噴嘴將一滴圖案沉積到基底上. 但是CSEM團隊發現, 線條可以印刷更平滑的特徵, 並且在特定的高度上通過兩步沉積墨水. 他們的技術可以列印由丙烯酸聚合物製成的2.5D光學波導和錐體, 以及金屬油墨等其他材料. 現在在蘇黎世聯邦理工學院Lütolf和團隊負責人Rolando Ferrini的Pius M. Theiler在Optics Express期刊上發表了一篇題為《使用毛細管橋的光學波導的非接觸式印刷》的論文.
 由於液體的表面張力, 沉積在基材上的油墨可能裂開或凸起. 但是這個兩步法可以將這個問題轉化為一個優勢, 步驟# 2中印刷的墨水可以在第一次印刷的墨滴之間自行對齊, 以降低其表面張力. 這也意味著研究人員不必預先對基材進行圖案印刷, 而這對於其他噴墨印刷技術來說是必需的, 這使得製造更簡單並且增加了可用的設計空間. 新技術首先列印一系列球形液滴, 稱為釘帽, 然後釘住由第二張照片墨水製成的液橋. 這種液滴配置可防止墨水移動, 從而防止印刷線上形成凸起. 這種方法還可以連接多個連接點以形成尖銳的邊緣和拐角, 與傳統的光刻技術相比, 它還具有幾個優點, 常用於製造晶片上的微小元件. 研究人員使用噴墨列印方法來建立該波導. 通過波導發送雷射 (紅色) 可以測量波導的光學特性. Lütolf解釋說: '噴墨列印不需要像光刻這樣的物理掩模, 而且連接組件更容易. 此外, 如果您只想快速測試一個想法或改變參數, 噴墨列印等增材製造方法只需要適應數字設計. '  根據新的兩步噴墨印刷方法 (h-n) 和其實際印刷 (o-u) 的理論計算, 將印刷特徵與標準一步噴墨印刷 (a-g) 進行比較. 比例尺= 200微米. 該團隊建立了一個寬20微米, 高31微米的聚合物波導, 並帶有一個錐形, 以允許來自外部雷射器的光線進入波導, 以評估新方法. 測量波導內的光損耗為0.19 dB / cm, 僅比光刻法製作的波導高一個數量級. '在這篇論文中, 我們報告了首批具有損耗表徵的噴墨印刷波導. 對於我們設想的應用, 波導將在短距離內傳輸光線, 而不是在整個網路中傳輸光線, 'Lütolf說. '目前的損失水平對於這種應用是可以容忍的. 最小的波導由一個單獨的墨滴組成, 並且其大小受印表機噴嘴的限制. 但是他們研究中印表機的最窄波導尺寸為40微米, 高度約為10微米, 這與市場上使用工業噴墨印表機性能相似. 通過我們目前的材料和硬體組合, 不可能將波導製作在10微米以下, 這對於單模操作通常是必需的. 但我們很接近. 然而, 沒有基本的物理限制會阻止我們列印單模波導. ' 來源: 中國3D列印網 |
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