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雙光子微納3D打印基本內(nèi)容原理介紹

來(lái)源:納糯三維科技(上海)有限公司Nanoscribe   2020年12月08日 09:03  
   雙光子3D打印,其實(shí)專業(yè)名稱應(yīng)該是雙光子激光直寫技術(shù)。為了理解這項(xiàng)技術(shù),首先要知道什么叫做“雙光子吸收效應(yīng)”。物質(zhì)對(duì)光的吸收作用我們非常熟悉,以此為基礎(chǔ)的造物技術(shù)也很常見(jiàn),比如用紫外光照射一些光敏聚合物質(zhì),被光照射到的地方就會(huì)固化,成為固態(tài)的物體。如果您曾經(jīng)利用光敏填充膠補(bǔ)過(guò)牙齒,就會(huì)有更直觀的感受了。
  中學(xué)物理中我們?cè)?jīng)學(xué)到過(guò),絕大多數(shù)物質(zhì)對(duì)光的吸收都是將一個(gè)光子作為基礎(chǔ)單位進(jìn)行的吸收的,一次只能吸收一個(gè)光子。但是實(shí)際上,極少數(shù)情況下,由于物質(zhì)中存在特殊的能級(jí)躍遷模式,也會(huì)出現(xiàn)同時(shí)吸收兩個(gè)光子的情況,這就是“雙光子吸收效應(yīng)”。但雙光子吸收的條件非??量?,它要求特定的物質(zhì)和*的能量密度。
  通常情況下,物質(zhì)與光的相互作用是一種線性作用。常見(jiàn)的物體,如一塊玻璃或一杯水,對(duì)特定波長(zhǎng)的光透過(guò)率是一定的,吸收率也是一定的,這個(gè)比例并不會(huì)隨著光強(qiáng)度變化而變化,因此這種作用是線性的。但是雙光子吸收卻是一種三階非線性效應(yīng),即隨著光能量密度的增加,該效應(yīng)會(huì)隨之加強(qiáng)。
  這種非線性的雙光子吸收效應(yīng)使得微納尺度的3D打印成為可能。既然只有當(dāng)光強(qiáng)達(dá)到一定值,才會(huì)出現(xiàn)明顯的雙光子吸收效應(yīng),那么若是將激光聚焦,則可以將反應(yīng)區(qū)域局域在焦點(diǎn)附近極小的位置。通過(guò)納米級(jí)精密移動(dòng)臺(tái),使得該焦點(diǎn)在光敏物質(zhì)內(nèi)移動(dòng),焦點(diǎn)經(jīng)過(guò)的位置,光敏物質(zhì)變性、固化,因此可以打印任意形狀的3D物體。

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