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Innofocus NanoLAB系列5款激光纳米加工系统新品发布
来源: | 作者:topphotonics | 发布时间: 2022-07-09 | 146 次浏览 | 分享到:


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nanoLAB Multi-Material (MMF

INNOFOCUS NEW PRODUCT I




【功能特点】

可加工多种基底材料。


【需求与挑战】

传统的激光3D纳米打印技术使用高重频、低脉冲能量的飞秒激光器,受限于只能实现单一的光聚合的机理,能加工的材料局限于可以被光聚合的聚合物(包含有玻璃和陶瓷材质的聚合物)。因此,其应用受到极大的限制,一直以来市场上都缺乏通过光子聚合机理实现纳米加工的成熟商业化产品。


【Innofocus产品优势

基于以上需求和挑战,Innofocus使用高单脉冲能量的重频可调的飞秒激光器,其优势是可以针对不同的材料调节重频,脉宽以及单脉冲能量在不同的材料上实现不同的机理。在实现了传统的光聚合机理的基础上,Innofocus进一步实现了在光学晶体里的激光改性(包括玻璃、铌酸锂、硫系玻璃等),以及陶瓷、蓝宝石和钻石的高硬度材料的激光微纳加工。

图▲. Innofocus产品可实现对上述全部材质的纳米加工需求

最近,Innofocus又在最新的二维材料,包括石墨烯、黑磷、过渡金属二硫化物上,进行了不同机理的加工, 包括光还原、光氧化、光改性,和光逐层剥离的机理,实现了一步法制作二维材料的光子学元器件。


【客户价值】

Innofocus成熟的基于多种材料加工的商业化设备能力,极大拓展了激光3D纳米打印技术的应用领域,向更高产能的工业化生产能力迈出了坚实的一步。目前Innofocus通过激光3D纳米加工设备批量制造的光纤布拉格光栅和光波导器件,已达到可商用水平。同时,多种材料加工的能力对于科研用户尤为重要,能够满足科研用户对于不同材料研究的需求,极大地拓宽了科研领域。



图▲.Innofocus产品使能femtoFBG、复杂光波导等器件的加工制造


2

nanoLAB Dualwave Align-Free(DAF)

INNOFOCUS NEW PRODUCT II



【功能特点】

双加工波长原位一键切换。


【需求与挑战】

不同的波长可以满足不同加工和使用的需求,根据不同材料和结构要求,选取不同激光波长进行加工极为重要,可以针对用户需求实现最优的加工效果和工艺参数。

比如,长波长(红外)具有以下优势:

▪   由于大部分晶体材料在红外的吸收小,长波长在材料中可以实现更低的吸收损耗,可以实现更深的加工深度,重复利用三维空间;

▪   适合一次性加工比较粗的结构,如光波导等,来实现更低的损耗。

而短波长(可见光)具有不同的优势:

▪   可以实现高空间分辨率,适合加工更加精细的结构;

▪   高光子能量需要更低的平均功率;

▪   热效应低,实现冷加工,有利于保护材料不受到热效应的损坏。

目前,市面上虽然有激光加工厂家也提供双波长的激光器,但是不同的输出波长需要使用不同的光路,并要求用户自行调节。这给用户使用造成了极大的困难,要求用户有丰富的激光系统调节的经验才能实现不同波长系统的最优化。而且这种调节方法难以实现在材料相同位置,对比不同激光波长效应的需求。


【Innofocus产品优势】

针对以上问题,Innofocus以用户需求为中心,独立设计了无需用户调节的一键切换不同波长的功能,解决了用户在不同波长切换的困难,第一次使双波长系统变得简单易用。并首次实现了可以在加工过程中原位切换不同波长优化加工结果的功能。



3

nanoLAB AI-Vision(AIV)

INNOFOCUS NEW PRODUCT III



【功能特点】

AI视觉识别辅助识别加工位置、跟踪加工轨迹。


【需求与挑战】

总的来说,激光微纳加工是一个极难掌握的技术,由于其要求纳米尺度的精确度和众多的可以调节的参数,如激光的功率、重频、波长、加工速度等。一般的具有一定光学背景的使用者需要至少一年以上时间的专业训练才能熟练掌握这门技术,实现好的加工结果。因此,对于刚接触激光微纳加工的用户来说,技术门槛高和上手困难是普遍难题,往往导致难以在短期之内取得用户所期待的加工结果。


【Innofocus产品优势】

为了降低激光微纳加工使用者的门槛,帮助客户在最短的时间内取得最优的结果。Innofocus首次在激光微纳加工系统中使用了AI辅助视觉识别系统,通过机器视觉来寻找加工位置、跟踪加工轨迹,并扫描参数范围优化加工结果。

图▲. AI辅助视觉识别的加工表面识别能力

图▲. 通过AI辅助视觉识别实现加工表面追踪能力

图▲.通过AI辅助视觉识别实现光纤纤芯识别功能

如此,AI视觉助力的智能加工系统能够极大地降低对于用户使用经验及知识的要求,最小化人为操作,大大提高加工的一致性和安全性,提高成品率缩短客户的优化周期,使其在更短的时间内取得理想的结果。


【客户价值】

在助力科研领域的同时,Al视觉将进一步在工业化生产中起到关键作用,Innofocus的AI视觉系统可以根据某种特定材料和所需加工的特定结构,通过AI视觉自动控制加工流程,和监控整个加工过程。实现高质量高成品率的生产。


4

nanoLAB TransBeam(TRB

INNOFOCUS NEW PRODUCT IV


【功能特点】

通过光场调制实现平行加工、像差校正、焦点整形及偏振态切换。


【需求与挑战】

在激光微纳加工中由于使用了高数值孔径显微镜头来实现纳米级的空间分辨率,两个问题随之而来:

1)由于高分辨的特点,加工大面积结构过程中,激光需要移动很长的距离,因此需要很长的时间。而传统的激光微纳加工技术使用单个激光焦点进行线性加工过程,时间长,成本高,在激光加工过程中激光和光学元件的不稳定性将极大的影响加工效果。同时,通常需要焦点能量仅为激光输出功率的1/100,因此大量的激光能量也随之浪费了。

2)高数值孔径透镜对于折射率失配产生的像差尤为敏感。尤其是在蓝宝石,铌酸锂晶体,钻石,硫系玻璃等相对高折射率的材质中。该像差将极大地影响激光焦点的形状,降低焦点的峰值功率和分辨率。而且该像差随之加工深度逐渐积累,使得加工深度受到极大的限制。


【Innofocus产品优势】

针对这种情况,Innofocus使用空间光调制技术进行相位调制实现光束整形,其能实现的功能包括:

1)多焦点阵列平行加工:可以在聚焦区域实现数百个分辨率(衍射极限分辨率)的激光焦点,进行平行加工。加工提速可达两个数量级。同时,平行加工可以进一步避免在长时间加工过程中的激光或者光学元件不稳定造成的缺陷,提高加工均匀性和质量。并进一步的充分使用全部的激光出射功率,最大化激光器使用效率,降低使用成本。



2)通过相位调制实现像差校正:根据加工材料的折射率分布(包括双折射晶体)和所需加工的深度,计算所需要的相位调制,实现像差校正。提高了在不同深度加工的均匀性和所能加工的深度,充分利用材料的3D体积,加工更厚的结构。



3)根据所需要的焦点形状进行焦点整形:比如在光波导的加工中圆形横截面通常是必须的。而传统的激光焦点是椭圆形的截面不利于降低波导的传输损耗。Innofocus通过相位(或者振幅)调制实现圆形对称焦点,提高所加工结构的对称性实现高透射率的光波导以及不同的需要高均匀性的结构。



进一步的,通过光束整形Innofocus还可以实现不同偏振态的切换(如圆偏振,到椭圆偏振,到线偏振的连续调制),甚至可以产生空间各个点独立调控的偏振态形式,如径向偏振态和切向偏振态等。通过偏振调制控制聚焦光场的偏振分布,实现光与物质相互作用的精细控制。通过TransBeam模组,Innofocus赋予使用者前所未有的使用灵活性,可以进一步提高加工质量,空间分辨率,以及先进的光场调控。


5

nanoLAB Holoview 3D-Ri (H3D)

INNOFOCUS NEW PRODUCT V


【功能特点】

全球唯一可实现原位3D折射率分布成像表征的微纳加工系统。


【需求与挑战】

传统的激光微纳加工系统中,加工和表征是分离的。用户需要将加工好的样品取下进行表征,了解加工质量和改进方向,然后进一步优化。这个过程步骤多,时间长,而且不容易实现表征结果与加工参数的一一对应。同时,在光学晶体材料中加工三维光波导结构,了解激光加工所引入的折射率差尤为重要,因为关乎波导的设计和损耗。然而,目前尚无别的方法可以直接表征所加工的结构的折射率差的三维空间分布。而目前的解决方法是通过大量的优化和检查寻找所需的加工参数。这个过程耗时长,困难大。而且所优化的参数可能不是整个加工所能实现的最优区间,这极大的取决于用户的经验和能力。


【Innofocus产品优势】

针对以上问题,Innofocus首次实现了原位的三维折射率表征系统,可以通过原位检测实现三维折射率成像,帮助用户取得折射率随激光加工参数变化的定量数据。用户可以使用该数据进行设计和模拟所需要加工的三维光波导结构,实现全局最优的波导加工。同时,原位表征避免了传统表征所需要取下样品-表征-重新安装寻找加工区域-优化加工参数-再表征的耗时循环迭代的过程,用户可以在加工样品的同时原位表征和优化加工结果,大大减少了优化步骤和时间,可以在一次加工中直接取得最优结果。为三维光波导和光子芯片的加工制作提供了前所未有的便利,为激光微纳加工在光通信和全光网络和量子光学的产业化应用保驾护航。