Récemment, une équipe de chercheurs deUniversité du Tohokuau Japon a utilisé avec succès un faisceau laser personnalisé à polarisation radiale pour se concentrer sur l'intérieur d'un matériau afin de produire de minuscules points de lumière, ce qui améliore considérablement la résolution du traitement des matériaux au laser.
Cette approche innovante, détaillée dans la revue Optics Letters, révolutionne la technologie de traitement laser.
La technologie de traitement laser joue un rôle essentiel dans un certain nombre d'industries, notamment l'automobile, les semi-conducteurs et les produits pharmaceutiques, en particulier dans l'usinage de précision tel que le perçage et la découpe. Bien que les sources laser pulsées ultracourtes aient pu réaliser un traitement précis à l'échelle du micron jusqu'à des dizaines de microns, l'industrie moderne et la recherche scientifique ont constaté une demande croissante de traitement à plus petite échelle, une précision inférieure à 100 nanomètres devenant un obstacle insurmontable pour la technologie actuelle.
Les chercheurs de l'Université de Tohoku se sont concentrés sur les faisceaux laser à polarisation radiale, des faisceaux vectoriels spéciaux qui génèrent des champs électriques longitudinaux au point focal, ce qui donne lieu à un point plus petit que les faisceaux conventionnels. Bien que cette propriété présente un grand potentiel de traitement, la photoréfraction à l’interface air-matériau affaiblit la tache à l’intérieur du matériau, limitant ainsi son application.
Pour surmonter ce défi, l’équipe de recherche a utilisé de manière créative la technique des objectifs à immersion dans l’huile, couramment utilisée en biomicroscopie. En appliquant l'objectif à immersion dans l'huile à unsubstrat en verre traité au laser, la lumière ne se plie pas lorsqu'elle traverse l'huile immergée et le verre car l'huile et le verre ont des indices de réfraction similaires, garantissant ainsi la stabilité et la précision du spot.
Les chercheurs ont approfondi le comportement des faisceaux polarisés radialement et ont découvert que le champ longitudinal est considérablement amélioré lorsque le faisceau est focalisé et combiné à un affichage circulaire. Cet effet d'amélioration provient de la réflexion totale à angle de convergence élevé à l'interface verre-air. En utilisant ce faisceau annulaire polarisé radialement, l’équipe a réussi à créer un minuscule point focal.
Ils ont ensuite appliqué cette technique au traitement de surfaces en verre avec un faisceau laser pulsé ultracourt. L'impulsion convertie est émise une fois à l'arrière du substrat en verre pour créer un trou d'un diamètre de 67-nanomètre dans le matériau, une taille qui correspond à environ 1/16ème de la longueur d'onde du faisceau laser, améliorant considérablement la précision du traitement.
Cette avancée améliore non seulement la précision du traitement direct des matériaux à l'aide d'un champ électrique longitudinal amélioré, mais nous fournit également un moyen simple de réaliser des échelles de traitement inférieures à 100 nanomètres", a déclaré Yuichi Kozawa, professeur agrégé à l'Institut de recherche multidisciplinaire de l'Université de Tohoku. Research in Advanced Materials (IMRAM), et co-auteur de l'article, cela ouvrira de nouvelles possibilités pour la nanofabrication laser dans divers domaines industriels et scientifiques.
