飞秒激光多焦点并行双光子光刻技术

1、飞秒投影 FP SYSTEM 通过将再生飞秒激光放大器与数字微镜器件 (DMD) 相结合，实现超快 3D 纳米制造，其中 DMD 同时用作闪耀光栅和可编程二元掩模，通过空间和时间聚焦生成深度分辨可编程光片。

2、飞秒光片和精密位移台之间的同步可以创建任意复杂的 3D 微米和纳米结构，横向和轴向分辨率分别为 140 nm 和 175 nm，加工速率约为 100 立方毫米/小时[1]。与通过串行逐点扫描过程执行微加工的传统双光子光刻 (TPL) 系统相比， FP SYSTEM 定义了一个完整的平面，该平面在单次曝光（即 1 – 10 毫秒）中包含数十万个体素 ，从而使其制造速度比最先进的商业解决方案提高了三个数量级，商业系统通常在此分辨率下以 0.1 立方毫米/小时的速度打印。

3、这使得  FP SYSTEM 能够毫不费力地制造以前是不可能加工的具有悬垂部分的大型 3D 结构。更重要的是，由于 1:1.25 的增强体素纵横比， FP SYSTEM打印的物体将具有更高的结构强度。通过大幅节省激光操作时间， FP SYSTEM 有效地将每个零件的打印成本降低了90%。

图 示飞秒投影原理 [1]。 (A) 二维数字掩模的设计。 (B) 通过时间聚焦生成图案化的飞秒光片。 (C) 时间聚焦效应的示意图，在焦平面上通过重新组合所有分散的激光光谱分量形成具有最短脉冲持续时间的光片。

通过利用飞秒光片的超高峰值功率，FP 系统可以在定制开发的可膨胀水凝胶基底上创建具有多种材料（包括金属、合金、半导体、聚合物、陶瓷、生物材料）的复杂 3D 结构。

通过在酸中收缩凝胶基底，由不同材料制成的 3D 结构可以实现 30 纳米的最小特征尺寸，这使得许多功能性纳米器件的设计和制造成为可能，可用于光子学、医疗、汽车甚至航空航天领域 [2]。

TPP\MPP光子聚合微加工是一种直接激光写入技术，通过结合各种非线性效应、激光辐射参数和精确聚焦条件来实现在微米和纳米尺度上对光聚合物进行3D结构化。

2.1、 使用水凝胶基底的多材料纳米加工

•  动力学控制的材料组装 + 收缩以超越衍射极限
•  分辨率：达到 30 nm
•  材料：超过20种，包括金属、合金、氧化物、盐、半导体、聚合物、晶体、染料、生物材料、墨水等.
• (通过水凝胶平台说明整个制造过程的示意图。比例尺：光学图像为 10 μm（顶部）；SEM 图像为 1 μm（底部）)

2.2、双光子聚合（同时具有高通量和高分辨率）

• 分辨率：横向 140 nm，轴向 175 nm
• 吞吐量：100 – 1000 立方毫米/小时
• 批量打印成本：1.5 美元/立方毫米

3D 激光光刻技术被用于在纳米光子学、微光学、微流体、微机械、组织工程等领域创建功能设备。应用 30 激光光刻技术可以处理各种各样的材料，包括混合有机-无机光聚合物、可生物降解聚合物、弹性体、蛋白质金属掺杂材料、水凝胶等。

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