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雙光子微納米3D打印機百科小知識
一、應(yīng)用原理：
(1)雙光子光刻(TPL)是一種微加工技術(shù)，利用聚合速率對輻照光強度的非線性依賴性來產(chǎn)生真實的三維結(jié)構(gòu)，其特征尺寸超過衍射極限。
(2)浸筆納米光刻(DPN)、電子束光刻(EBL)、直接激光寫入(DLW)和電流體動力噴射印刷(EHD)是獲得高分辨率制造結(jié)構(gòu)的一些有前途的技術(shù)。
(3)聚合速率對光強的二次依賴性實現(xiàn)了三維空間分辨率，其精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于單光子過程。
(4)樹脂同時吸收兩個光子的能力，有助于激光束繞過通常的衍射極限，在該技術(shù)中起著重要作用。
二、發(fā)展背景：激光已被證明是在小長度尺度上制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)的強大工具。20世紀(jì)90年代初觀察到的飛秒激光與物質(zhì)的相互作用與長脈沖或連續(xù)波激光與物質(zhì)之間的相互作用有著顯著的不同。當(dāng)材料暴露于飛秒激光束時，功率密度非常高，激光與物質(zhì)的相互作用時間非常短，導(dǎo)致光子能量快速轉(zhuǎn)移。
三、作用分析：
(1)提高掃描速度可以通過二維振鏡掃描儀集成一維壓電臺實現(xiàn)。隨著數(shù)字微鏡器件(DMDs)、微透鏡陣列(MLAs)、空間光調(diào)制器(SLMs)和高精度三維直線電機平臺的出現(xiàn)，大面積微結(jié)構(gòu)的制備、結(jié)構(gòu)的高速、高精度復(fù)制已成為現(xiàn)實。
(2)雙光子光刻過程中表現(xiàn)出的非線性吸收行為擴(kuò)展了超越衍射極限并以亞衍射極限分辨率制作特征的可能性。如圖7所示，激光功率、曝光劑量和吸收后體素中活性物質(zhì)的濃度是表征結(jié)構(gòu)的寫入分辨率、線寬和特征尺寸的重要參數(shù)。
(3)適當(dāng)優(yōu)化這些參數(shù)可獲得更高的分辨率。體素體積直接隨光源波長的立方變化。這意味著波長越小，體素尺寸越小。Schwarz等人證明，與單光子曝光相比，TPL制造的顯影線寬和分辨率要高得多。