Recentemente, uma equipe de pesquisadores doUniversidade de Tohokuno Japão usou com sucesso um feixe de laser polarizado radialmente personalizado para focar no interior de um material e produzir pequenos pontos de luz, o que por sua vez melhora significativamente a resolução do processamento de material a laser.
Esta abordagem inovadora, detalhada na revista Optics Letters, revoluciona a tecnologia de processamento a laser.
A tecnologia de processamento a laser desempenha um papel vital em diversas indústrias, incluindo automotiva, de semicondutores e farmacêutica, especialmente em usinagem de precisão, como perfuração e corte. Embora as fontes de laser pulsado ultracurto tenham conseguido obter processamento preciso na escala de mícrons a dezenas de mícrons, a indústria moderna e a pesquisa científica têm visto uma demanda crescente por processamento em menor escala, com precisão abaixo de 100 nanômetros tornando-se um obstáculo intransponível para a tecnologia atual.
Pesquisadores da Universidade de Tohoku se concentraram em feixes de laser polarizados radialmente, feixes vetoriais especiais que geram campos elétricos longitudinais no ponto focal, resultando em um ponto menor do que os feixes convencionais. Embora esta propriedade apresente grande potencial de processamento, a fotorrefração na interface ar-material faz com que a mancha enfraqueça no interior do material, limitando sua aplicação.
Para superar esse desafio, a equipe de pesquisa empregou de forma criativa a técnica da objetiva de imersão em óleo, comumente usada em biomicroscopia. Ao aplicar a objetiva de imersão em óleo a umsubstrato de vidro processado a laser, a luz não se curva ao passar pelo óleo imerso e pelo vidro porque o óleo e o vidro têm índices de refração semelhantes, garantindo assim estabilidade e precisão do ponto.
Os pesquisadores se aprofundaram no comportamento dos feixes polarizados radialmente e descobriram que o campo longitudinal é bastante aprimorado quando o feixe é focado e combinado com uma exibição circular. Este efeito de aprimoramento decorre da reflexão total do alto ângulo de convergência na interface vidro-ar. Usando este feixe anular polarizado radialmente, a equipe conseguiu criar um pequeno ponto focal.
Eles então aplicaram a técnica ao processamento de superfícies de vidro com um feixe de laser pulsado ultracurto. O pulso convertido é disparado uma vez na parte traseira do substrato de vidro para criar um furo de 67-diâmetro nanométrico no material, um tamanho que é cerca de 1/16 do comprimento de onda do feixe de laser, melhorando significativamente a precisão do processamento.
Este avanço não só melhora a precisão do processamento direto de materiais usando um campo elétrico longitudinal aprimorado, mas também nos fornece uma maneira simples de realizar escalas de processamento inferiores a 100 nanômetros", disse Yuichi Kozawa, professor associado do Instituto de Estudos Multidisciplinares da Universidade de Tohoku. Research in Advanced Materials (IMRAM), e coautor do artigo, isso abrirá novas possibilidades para a nanofabricação a laser em vários campos industriais e científicos.
