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技術(shù)原理
飛秒投影 FP SYSTEM 通過將再生飛秒激光放大器與數(shù)字微鏡器件 (DMD) 相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)超快 3D 納米制造，其中 DMD 同時(shí)用作閃耀光柵和可編程二元掩模，通過空間和時(shí)間聚焦生成深度分辨可編程光片。
飛秒光片和精密位移臺(tái)之間的同步可以創(chuàng)建任意復(fù)雜的 3D 微米和納米結(jié)構(gòu)，橫向和軸向分辨率分別為 140 nm 和 175 nm，加工速率約為 100 立方毫米/小時(shí)[1]。與通過串行逐點(diǎn)掃描過程執(zhí)行微加工的傳統(tǒng)雙光子光刻 (TPL) 系統(tǒng)相比， FP SYSTEM 定義了一個(gè)完整的平面，該平面在單次曝光（即 1 – 10 毫秒）中包含數(shù)十萬個(gè)體素 ，從而使其制造速度比最先進(jìn)的商業(yè)解決方案提高了三個(gè)數(shù)量級(jí)，商業(yè)系統(tǒng)通常在此分辨率下以 0.1 立方毫米/小時(shí)的速度打印。
這使得 FP SYSTEM 能夠毫不費(fèi)力地制造以前是不可能加工的具有懸垂部分的大型 3D 結(jié)構(gòu)。更重要的是，由于 1:1.25 的增強(qiáng)體素縱橫比， FP SYSTEM打印的物體將具有更高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。通過大幅節(jié)省激光操作時(shí)間， FP SYSTEM 有效地將每個(gè)零件的打印成本降低了90%。
圖 1. 飛秒投影原理 [1]。 (A) 二維數(shù)字掩模的設(shè)計(jì)。 (B) 通過時(shí)間聚焦生成圖案化的飛秒光片。 (C) 時(shí)間聚焦效應(yīng)的示意圖，在焦平面上通過重新組合所有分散的激光光譜分量形成具有最短脈沖持續(xù)時(shí)間的光片。
通過利用飛秒光片的超高峰值功率，F(xiàn)P 系統(tǒng)可以在定制開發(fā)的可膨脹水凝膠基底上創(chuàng)建具有多種材料（包括金屬、合金、半導(dǎo)體、聚合物、陶瓷、生物材料）的復(fù)雜 3D 結(jié)構(gòu)。
通過在酸中收縮凝膠基底，由不同材料制成的 3D 結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn) 30 納米的最小特征尺寸，這使得許多功能性納米器件的設(shè)計(jì)和制造成為可能，可用于光子學(xué)、醫(yī)療、汽車甚至航空航天領(lǐng)域 [2]。
系統(tǒng)能力
系統(tǒng)提供了一個(gè)直觀和全面的用戶界面，來實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制打印過程。從定制設(shè)計(jì)的 CAD 文件轉(zhuǎn)換成DMD 圖案后，SCA控制 FP 加載DMD 圖案，來制造特定設(shè)計(jì)的 2D 或 3D 結(jié)構(gòu)。SCA 還允許用戶控制和直接連接 FP 中的子系統(tǒng)，包括 DMD、XYZ 載物臺(tái)和激光系統(tǒng)。
2.1、 使用水凝膠基底的多材料納米加工
- 動(dòng)力學(xué)控制的材料組裝 + 收縮以超越衍射極限
- 分辨率：達(dá)到 30 nm
- 材料：超過20種，包括金屬、合金、氧化物、鹽、半導(dǎo)體、聚合物、晶體、染料、生物材料、墨水等
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*通過水凝膠平臺(tái)說明整個(gè)制造過程的示意圖。比例尺：光學(xué)圖像為 10 μm（頂部）；SEM 圖像為 1 μm（底部）
2.2、雙光子聚合（同時(shí)具有高通量和高分辨率）
- 分辨率：橫向 140 nm，軸向 175 nm
- 吞吐量：100 – 1000 立方毫米/小時(shí)
- 批量打印成本：1.5 美元/立方毫米
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系統(tǒng)介紹
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