精度提升至10纳米我国科学家开发出新型激光切割技术

飞秒激光直写技术是一种具备三维加工能力的制造技术，被广泛应用于工业生产和科学研究等领域。然而，由于傅里叶带宽定理对激光焦点横向尺寸和深宽比的制约，在纳米级精度上，一直无法兼顾激光切割以及钻孔时的横向精度和深宽比。

近日，针对这一难题，清华大学精密仪器系孙洪波教授和吉林大学陈岐岱教授联合团队，开发出一种超隐形切割技术，利用激光-物质相互作用过程中的非线性反馈，促进横向的亚波长光场局域化和纵向的能量沉积均匀化，在包括玻璃、激光晶体、铁电体等多种透明材料中实现了横向精度10纳米，深宽比超15000的纳米深加工，将目前该领域国际上文献可查的加工精度提升了10至100倍。与传统隐形切割等激光加工技术相比，新研究从原理上摆脱了高深宽比结构对激光焦点压缩和拉伸的强依赖，代表了目前最先进的激光纳米深切割能力，可广泛用于纳米光学制造等领域。5月8日，这一成果在线发表于国际学术期刊《自然·光子学》。

“这就好比地质勘探时打一口深井，井的直径越小，便越难做深。”论文的通讯作者孙洪波教授形象地比喻。

“新技术切割宽度可以达到10纳米，相当于人类头发丝直径的六千分之一；同时深宽比可以达到15000以上，相当于一口一米直径的井，要向地下钻1万5千米深。”孙洪波教授告诉记者。

据介绍，超隐形切割技术具备对材料损伤小、无碎屑、支持应力和化学刻蚀下的材料分离等优点，有望用于新一代微型激光器的异质集成、量子传感等领域。