激光刻印技术取得突破——速度和精度无与伦比

来自浙江实验室和浙江大学的工程师团队推出了一种新颖的直接激光写入方法，该方法利用双光束来提高准确性。升级后的系统可以让工程师制造出更具弹性和更强大的光学器件、存储系统等。以下是您需要了解的内容。

激光直接写入

直接激光写入或多光子光刻是一种制造工艺，指的是利用激光在材料中诱导精确的 3D 聚合。这些光束使工程师能够进行受控标记和其他损坏，以提供精确的光学响应。

令人印象深刻的是，这些系统可以制作比人的头发还细的复杂设计。因此，它们是制造当今电子产品中使用的光学元件和其他精密设备的理想选择。

当前直接激光写入方法的问题

直接激光写入是当今多个行业使用的一种有价值的制造工艺。然而，它有许多局限性，阻碍了进一步的采用和创新。首先，最常见的方法是利用遮光板在不需要时遮挡激光。

遗憾的是，这种方法会导致激光光子在加工过程中溢出，从而降低质量和缩小设计尺寸的能力。此外，溢出还会产生不必要的曝光并降低设计精度。

研究详情

背后的工程师 通过多光子和外围光抑制光刻实现超分辨率激光直接写入¹ 《光学快报》上发表的一项研究旨在开创 AR/VR 和其他先进技术的新时代。该研究引入了一种超分辨率 3D DLW 方法，与之前的方法相比，该方法的性能有了显著提高。这一升级过程可以为更好的 VR、光学、计算机等打开大门。

双光束光学装置

科学家介绍了一种双光束光学装置，该装置利用 525 纳米飞秒激光作为激发光源。该激光与 532 纳米皮秒激光协同工作。后者光束用于阻止激光曝光区域周围的聚合区域。

选择使用多光子 DLW 和具有外围光抑制的 DLW 为工程师提供了显著的好处，例如增加了可控性。具体来说，团队需要跟踪和调整激光强度、焦点、对准、功率波动、漂移和记忆效应，以实现所需的结果。

光刻胶

工程师们发明了一种光刻胶，将 PETA 与一种名为 BTPOS 的材料结合在一起。值得注意的是，光刻胶是一种感光材料，在当今的微芯片和其他高科技电子产品中起着至关重要的作用。在这个实验中，主要目的是在创建纳米级高分辨率线条图案时防止交联。

空间光调制器 (SLM)

工程师利用空间光调制器对所有部件进行了微调。这块硬件负责调制激发光和抑制光。在团队将泽尔尼克多项式添加到 SLM 后，微调效果得到了改善。这一步骤使团队能够校正波前像差并稳定光束。

系统如何运作

升级后的 DLW 功能通过串联使用两种激光器来实现。首先，飞秒激光器模拟 2700 ps 延迟开关，然后发射皮秒激光器。值得注意的是，两种激光器的光路也略有不同。这种方法可以实现纳米级的高分辨率和高精度打印。

直接激光书写测试

为了测试他们的理论，工程师们创建了几个纳米结构。团队首先打印出纳米级木桩，利用横向杆间距从 300 纳米到 225 纳米。纳米级木桩是一个理想的测试场景，因为它们展示了创建纳米级设计的复杂性和复杂性，其中线条必须相交并堆叠在一起。有趣的是，工程师将分数限制轴向分辨率设置为 320 纳米，从而获得了一些令人印象深刻的结果。

来源——Optica

直接激光书写测试结果

结果证明，将光刻胶与可耗尽光引发剂和自由基猝灭剂相结合的系统能够以前所未有的速度和分辨率实现激光写入。具体来说，该设备在 100 µm/s 的打印速度下实现了 100 纳米的横向分辨率。值得注意的是，当速度加快到 1000 μm/s 时，打印机的精度只会略有下降。

直接激光书写的优点

升级后的直接激光写入系统可以给市场带来很多好处。首先，它比使用单一激光方法要快得多。快速制造测试或替换部件的能力是这项技术的一大吸引力。

高精准度

升级后的 DLW 方法将提高工程师创建和集成复杂光学元件的能力。从卫星到手机上的传感器，这项技术应该会为您日常依赖的许多技术提供额外的功能。工程师将能够制造更小、更精确的镜头和其他设备。

实际应用和时间表

他的技术有多种应用。对先进光学器件的需求持续增长。从军事到商业领域，工程师们都需要更小、更精确的镜头和其他部件。

因此，这项技术有可能彻底改变数据存储解决方案和光子设备。值得注意的是，工程师们预测未来 3-6 年内将实现强大的商业整合。​

数据存储

当这项技术成为主流时，激光写入硬盘的性能将得到大幅提升。这些设备会蚀刻出可以被拾取并转换成数据的微小标记。将这些线条做得更小、更精确的能力为未来硬盘的性能和容量的提高打开了大门。

VR和AR

VR 和 AR 市场将利用这项技术实现重大升级。该团队已经讨论过利用这项技术升级 VR 显示器中使用的光波导设备。增强后的设备将提供高分辨率结构，同时兼具精度和成本效益。

光子器件制造

这项技术将降低制造微透镜、光子晶体、微光学设备和其他高科技设备的价格。能够以比当今更低的成本持续进行纳米级蚀刻，这将推动创新，并有助于制造更强大、更灵活的光子设备。

激光直接书写研究人员

浙江实验室和浙江大学的工程师主持了这项直接激光写入升级研究。具体来说，由刘曦、刘秋兰、罗梦迪、徐良、匡翠芳和刘旭领导的团队共同验证了他们的发现。现在，目标是在未来一年内超过 10 和 100 毫米/秒的速度。

引领激光刻印创新的公司

有多家公司依靠直接激光写入来生产产品和服务。这些公司在其行业中发挥着重要作用，提供高科技解决方案，帮助保持经济增长。

从航天传感器到智能眼镜，以及介于两者之间的一切，DLW 制造商正在发挥重要作用。以下是一家以创新和定位良好的市场领导者而闻名的公司。

希捷科技控股

希捷科技控股有限公司 (STX +2.21% ) 1979 年，Shugart Technology 进入市场，旨在为社区提供高性能存储选项。该公司更名为 Seagate Technologies Holdings，作为其向高级数据存储解决方案转型的一部分。

希捷一直是该市场的先锋力量。首先，它是 5.25 年第一家推出 1980 英寸硬盘的公司，并在那​​十年的大部分时间里占据了硬盘市场的主导地位。该公司还通过一系列收购提升了其地位，包括 1996 年收购 Conner Peripherals。此后，该公司于 2006 年收购了 Maxtor，并于 2011 年收购了三星的硬盘业务。

希捷科技控股目前向市场提供多种产品。具体来说，他们为个人乃至企业提供存储设备、系统和服务。该公司可以整合 DLW 研究结果并在未来几年显著改进其产品。因此，许多分析师认为 STX 是一个强有力的“增持”股票。

希捷科技控股最新动态

双光束直接激光书写打开新技术之门

利用激光来防止激光溢出的概念可能看起来有点牵强，但这个团队已经证明它非常有效。他们的打印机在精度方面已经超越了之前所有的纳米打印能力，并证明了双光束方法是一种可行的选择。

您应该会在未来几个月看到这项技术突破为许多行业带来重大改进。目前，这支工程师团队的努力值得称赞。

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参考研究：

1. ^{Liu, X., Liu, Q., Luo, M., Xu, L., Kuang, C., & Liu, X. (2025).通过多光子和外围光抑制光刻实现超分辨率直接激光写入。 光学快报，50(5), 1675-1678. https://doi.org/10.1364/OL.50.01675}