微纳加工
光聚合
激光诱导光聚合，也称直接激光光刻或直接激光写入，用于在光敏树脂中形成三维纳米结构。
产品介绍
什么是光聚合？
光聚合是一种增材制造：用光选择性地固化光敏材料，做成三维微纳结构。与紧聚焦飞秒脉冲结合，可直接做出亚微米特征尺寸，用于光子学、微光学、微流控与生物医学工程。
化学过程
光聚合是光诱导的化学过程，液态光敏材料变成固态聚合物。若干光子被光敏聚合物分子吸收后进入激发态并最终形成自由基，自由基参与连锁聚合，导致交联与固化。未曝光区域仍为液体，显影后只留下制成的结构。激光诱导光聚合只发生在焦点内，因而能在光敏材料内部做真正的三维结构。
什么是直接激光光刻？
直接激光光刻（DLL），也称直接激光写入（DLW），用紧聚焦激光在光敏材料内部沿预定三维轨迹扫描来引发局域光聚合。使用飞秒脉冲时，聚合通常由多光子吸收启动。非线性吸收只发生在光子密度足够高的焦斑，聚合被限制在称为体素的小三维体积内。平移这个体素即可直接做出复杂自由形态微纳结构，无需掩模或多步工艺。
怎么写结构
把飞秒脉冲聚焦进光敏材料，焦点放在树脂中需要的位置，非线性吸收只在焦斑内沉积能量，从而在单个体内引发聚合。焦点连续移动使体素重叠，形成连续聚合物结构。曝光后洗去未聚合材料，留下三维结构。
光聚合机理
光子被光敏分子吸收后进入激发态。常规光刻胶中，光引发剂产生自由基并启动连锁聚合，交联网络在显影后成为固体结构。通向自由基的光化学路径可以很多，产率也不同。双光子、三光子及更高阶吸收系数及其波长依赖可以差很多，因为不同分子态遵循不同选择定则。也有不靠光引发剂的局域光聚合，说明具体机制随光敏体系而变。
多光子吸收
多光子光聚合常在所谓阈值材料中由双光子吸收启动。同时吸收的光子数取决于光刻胶吸收谱和激发波长：激发波长对准吸收峰时是单光子；约为吸收波长两倍时是双光子；约三倍时预期三光子。超短脉冲对光学系统引入的群延迟色散敏感，色散会拉长脉冲、降低峰值光强，从而降低多光子效率，因此必须在光束到达样品前用相反的时间预啁啾补偿。
三维结构的形成
聚合被限制在焦斑内，所以焦点可在材料中平移以做出任意三维几何。体素依次排列形成连续结构，逐层扫描可做出数十微米到数毫米、亚微米特征的物体。每个体素尺寸取决于光强、脉宽、波长、聚焦光学数值孔径、重复频率、平移速度和材料性质。
直接激光光刻的优点
直接激光光刻能做出常规制造难以或无法得到的三维几何。多光子吸收的局域性把聚合限制在焦斑，特征尺寸可到约 100 nm，功能结构尺度从数十微米到数毫米。结构还可直接由 CAD 模型写出，便于快速原型，无需专用工装。
光聚合材料
直接激光光刻用的光敏材料在光学、化学和力学性质上不同。常规光刻胶主要是丙烯酸与环氧树脂：环氧收缩小、结构稳定；丙烯酸通常更光敏、临界能量更低、黏度更低、力学性质更可控。除石油基光刻胶外，可再生光聚合物也受关注；植物油及其丙烯酸环氧大豆油（AESO）用得较多。AESO 脂肪链长，网络偏软，常加入芳香族共聚单体（包括木质素来源的香草醛二甲基丙烯酸酯与二丙烯酸酯）以改善力学性质。
用在哪里
在光子学与微光学中用于光子晶体、衍射光学元件、微透镜及其他需要复杂自由形态与亚微米特征的光学元件，也用于超材料与等离激元结构。能做出封闭通道和无装配可动部件，因而用于微流控与微机械。在生物医学工程中广泛用于组织工程支架、仿生结构、微针阵列及其他器件。
光聚合用激光
直接激光光刻需要稳定的超短脉冲、良好光束质量和精确可控的脉冲参数。CARBIDE 与 PHAROS 提供所需的高峰值/平均功率和超短脉宽。基频 1030 nm 以及 515 nm、343 nm 谐波覆盖多种商用光刻胶。若还要波长灵活性，工业级 I-OPA 与激光平台集成，把可及光谱扩展到固定谐波之外，以便把激发波长对准不同光敏材料的吸收。
