2GL双光子灰度光刻技术制作的随机微透镜整列 2GL双光子灰度光刻技术制作的随机微透镜整列

双光子灰度光刻技术(2GL)

双光子灰度光刻 (2GL®)是一项突破性的创新技术,将灰度光刻的优势与双光子聚合 (2PP) 的精度和灵活性相结合。

基础原理

通过体素调节实现最佳打印性能和准确轮廓控制 

Nanoscribe专利双光子灰度光刻 (2GL®)是一种用于生成 2.5D 拓扑的新型增材制造技术。通过这种技术,在仅扫描一层的情况下,可以打印离散和准确的步骤以及基本连续的拓扑,从而大大缩短了打印时间。2GL是无掩膜灰度光刻技术家族的新成员,其使用功率调节激光来塑造微纳米结构功能器件的高度轮廓。

双光子灰度光刻2GL 应用于凹凸微透镜阵列打印
2GL® 技术具有在微纳加工过程中动态调节体素大小的能力,这使得可以制造非常平滑的表面结构,例如具有出色形状精度和低至 5 nm 表面粗糙度的微透镜阵列。

基于双光子聚合(2PP)原理的双光子灰度光刻(2GL®)是Nanoscribe专利技术,具备体素动态控制能力。在扫描激光焦点横跨扫描平面时,调制曝光剂量会改变光敏树脂内的体素大小,从而实现对聚合体素尺寸的精细可控变化。这是激光功率调制和高速振镜扫描与精确的横向载物台运动同步的结果。为此,将灰度图像转换为曝光级别的空间变化,从而在一个平面上打印不同的体素高度。 

信息图高分辨率 3D 打印与双光子灰度光刻 2GL
折射透镜是用普通的3D打印方法制作的,分为几层(虚线)。每个切片都以恒定的体素大小打印,从而产生阶梯效果(左图和中图)。然而,通过2GL®微纳加工技术打印,各个体素尺寸可以平滑地适应透镜形状(右图)。SEM图像(下行)显示相应的打印结果。

2GL打印实现无缝拼接和倾斜补偿 

双光子灰度光刻 技术(2GL®)使用激光束调制和高速振镜的高频同步进行单体素调节,从而实现光学质量表面结构。通过高精度定位单元和自校准程序,可在拼接相邻打印区域时以出色准确性进行打印,以制造大型结构。2GL动态调整打印场边界处的激光剂量,以补偿光敏聚合物的化学诱导收缩和定位缺陷。通过这种功能组合,可以在几平方厘米的区域内打印出真正的无缝结构,消除所有拼接痕迹。 

即使略微倾斜的衬底也会影响打印质量,导致在拼接单个打印块时出现可见接缝,或在打印倾斜表面时出现阶梯效应。Nanoscribe打印系统具备自动对焦功能,可以在紧密的点网格上运行时自动测量衬底倾斜程度。2GL技术与自动倾斜补偿技术相结合,可以补偿打印块之间的偏差和阶梯效应。因此,即使在倾斜的衬底上也能实现没有拼接接缝或阶梯效应的光滑表面。 

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