Yeni cam üfleme teknolojisi: minyatür optik lens üretebilir
Kılavuzu
Amerika Optik Derneği'nin resmi web sitesinde yer alan yakın tarihli bir rapora göre, Fransız FEMTO-ST Enstitüsündeki araştırmacılar, özel bir minyatür konik lens: "Axicon" oluşturmak için mikroskobik ölçekte cam üfleme ilkesini kullandılar.arka fon
Roma döneminden beri, cam nesneler yapmak için sıcak cama hava üfleyerek kabarcıklar oluşturma yöntemi kullanılmıştır.
Cam üfleme (resim kaynağı: Wikipedia)
Yenilikçilik
Yeni çalışmada araştırmacılar, "axicon" olarak da adlandırılan özel bir minyatür konik mercek oluşturmak için mikroskobik ölçekte aynı cam üfleme prensibini kullandılar.
Axicon (Resim kaynağı: Wikipedia)
Axicon'lar, optik delme, görüntülemeyi kolaylaştırmak için lazerleri şekillendirmek ve partikülleri veya hücreleri manipüle etmek için optik tuzaklar oluşturmak için kullanılabilir. Bu lenslerin 60 yılı aşkın bir geçmişi vardır, ancak üretim süreçleri (özellikle mikroskobik ölçekte) basit değildir.
Fransa'daki FEMTO-ST Enstitüsü'nden bir araştırma ekibi üyesi olan Nicolas Passilly, Teknolojimizin, optik koherens tomografi (OCT) gibi biyomedikal görüntüleme uygulamalarında kullanılabilen, düşük maliyetli, küçük, güçlü cam aksikonlar üretmesi bekleniyor. Minyatürleştirilmiş görüntüleme sistemlerinde kullanılır. "
Araştırmacılar bu yeni üretim yöntemini Optical Society of America (OSA) dergisi Optics Letters'da açıkladılar. Yöntem, yarı iletken bir plaka üzerinde paralel olarak çok sayıda fotonik ve elektronik devre üretmek için kullanılanla aynı işleme dayanmaktadır. Araştırmacılar, yöntemlerini 0,9 mm ve 1,8 mm çaplı cam eksenler oluşturmak için kullandılar ve Bessel kirişlerini başarıyla oluşturdular.
(Resim kaynağı: Nicolas Passilly, FEMTO-ST Araştırma Enstitüsü)
teknoloji
Bir lazerle kullanıldığında eksen, Bessel benzeri bir ışın (kendi ekseninde maksimum yoğunluğa sahip kırınımsız bir ışın) olarak başlayan ve daha sonra içi boş bir ışına, eksen dışı bir piramide dönüşen bir ışık ışını oluşturur. daha uzağa. Bessel benzeri bir ışının alan derinliği, benzer çaptaki geleneksel bir dairesel mercekle odaklanan bir ışınınkinden birkaç kat daha büyüktür. Işık demetinin geniş alan derinliği, optik matkabın daha derine ulaşmasını ve daha yüksek kaliteli OCT görüntüleri oluşturmasını sağlar. Optik cımbızlar için, Bessel benzeri ışın ve içi boş ışın, parçacıkları veya hücreleri yakalamak için kullanılabilir.
Geleneksel olarak, cam aksikonları yapmak için kullanılan bu teknikler, bir seferde yalnızca bir lens yapabilir. Polimerlerden daha ucuz aksikonlar yapılabilmesine rağmen, bu aksikonlar plaka düzeyinde üretim gibi yüksek sıcaklık işlemlerine dayanamaz veya yüksek düzeyde optik güç gerektiren uygulamalarda kullanılamaz.
Passilly şöyle dedi: "Polimer eksenler optik delme için kullanılamaz, çünkü bu momentlerin optik gücü bir nükleer santralin gücüyle karşılaştırılabilir, ancak süre son derece kısadır."
Önceleri, mikroskobik cam üfleme teknolojisi, mikromercekler yapmak için kullanılıyordu, ancak genellikle tek bir gaz depolama odasından genişleyen gazı gerektirir. Araştırmacılar, optik elemanların konik bir şeklini oluşturmak için çoklu gaz depolama odalarından genişleyen gazları birleştiren bir axicon üretim teknolojisi geliştirdiler. Bu teknik, yüzeyi alttan şekillendirerek yüksek kaliteli bir optik yüzey bırakır. Üç boyutlu bir maskeden (gofreti yukarıdan aşındırma) aktarılan dağlama gibi yaygın olarak kullanılan tekniklerden farklıdır.
Bu yeni mikro cam üfleme teknolojisini uygulamak için, araştırmacılar silikon boşlukları eş merkezli halkalara yerleştirdiler. Daha sonra bu eşmerkezli halkalar atmosferik basınç altında camla kapatılır. Silikon ve cam yığını, boşlukta hapsolmuş gazı genişletmek ve dairesel kabarcıklar oluşturmak için bir fırına yerleştirilir. Bu kabarcıklar, bir koni oluşturmak için cam yüzeyi iter ve ardından karşı yüzey parlatılarak geriye yalnızca oluşturulmuş lens kalır.
(Resim kaynağı: Nicolas Passilly, FEMTO-ST Araştırma Enstitüsü)
değer
Passilly şunları söyledi: "Gofret düzeyinde mikrofabrikasyon teknolojisi, aksikonların daha karmaşık mikrosistemlere (ayrıca yonga plakası düzeyinde üretim) entegre edilmesine olanak tanıyarak gofret yığınlarından oluşan bir mikro sisteme yol açar. Burada daha iyi optik hizalama, yüksek performanslı vakumlu paketleme ve daha düşük maliyetli nihai sistemler geliyor (çünkü büyük partiler aynı anda işlenebilir). "
Passilly ayrıca şunları söyledi: "Kullandığımız tüm süreçler mikrofabrikasyon için standart olsa da, bu teknolojileri mikro cam eksenleri yapmak için standart olmayan bir şekilde kullanıyoruz. Bu teknoloji, başka şekiller oluşturmak için de kullanılabilir. Silindirik bir şekil değil. "
Araştırmacılar, bu optik bileşenleri kanser tespiti ve diğer tıbbi uygulamalar için geliştirdikleri OCT cihazlarına entegre etmeyi planlıyor.
Anahtar kelime
İmalat, cam, tıbbi, zanaat, lens
Referans
[1] https://www.osa.org/en-us/about_osa/newsroom/news_releases/2019/microscopic_glass_blowing_used_to_make_tiny_optica/
