飞秒激光诱导双光子聚合(TPP)是一种光学增材微加工方法,已达到迄今为止报道的最高精度[15],并且TPP已广泛应用于微/纳光子学、微机电系统(MEMS)和微流体。由于TPP双光子聚合发生的概率与光子密度的平方成正比,这种非线性阈值效应可以将聚合效应限制在微小区域,甚至可以突破阿贝衍射极限。因此,3d打印的特征尺寸可以达到100 nm或更小。TPP 可用于制造高质量的复杂自由曲面光学器件 ;例如将显微物镜印刷到成像光纤的端面上,实现了微透镜的显微内窥镜应用。
四个微型物镜直接打印在成像光纤;
利用计算机辅助设计(CAD)软件绘制了物镜的3D模型,镜头模型中应预留开发通道,然后,基于预设计的 3D 建模、首先通过 TPP 打印在涂有氧化铟锡(ITO)的载玻片上。使用TPP 3D打印系统,采用的是逐层扫描的方式,层间距和线间距分别设置为0.2μm和0.3μm,该步骤中使用的飞秒激光器的中心波长可选为780 nm,1030nm 脉冲宽度为190fs,使用数值孔径(NA) 为 0.8 的25X油物镜聚焦飞秒激光脉冲。相关文献中TPP 3D打印系统在X、Y和Z方向的制造分辨率分别可以达到100 nm、100 nm和300 nm 。TPP的加工精度与激光脉冲能量和扫描速度密切相关,在激光脉冲能量(0.2 nJ)和扫描速度(50 mm/s)的优化下,通常可以获得理想的制造结果。大量的实验表明TPP工艺可以很好地实现复杂的光学设计;目前,深入研究微透镜设计优化和光刻胶材料的功能调控是很多学者的下一个方向。