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德国的科学家坚信他们可以发展出制作微米(µm)尺度,甚至纳米(nm)尺度的3D立体公艺作品。这一篇新闻的封面是维纳斯女神的雕像,此雕像的高度是5cm,而德国Laser Zentrum Hannover(LZH)的科学家指出,他们可以使用所谓的「双光子聚合作用」(two-photon polymerization),作出同样的雕像,唯一不同的是,此雕像的高度仅有100nm。 LZH的科学家使用的激光是Ti:sapphire激光,其重复率(repetition rate)是80MHz,脉冲宽度是80fs,中心波长是780nm,属于红外光的范围。 「双光子聚合作用」(two-photon polymerization)的原理不难,首先将飞秒激光(femtosecodn laser)聚焦在液态树脂中,这种液态树脂对于红外光来说是透明的,因此,不会吸收激光。但是如果以高能量而且短脉冲的激光聚焦在此液态树脂中,由于短脉冲激光聚焦在很小的一点,因此峰值功率相当高,因此要将非线性光学的效应考虑进去,所以就会有双光子吸收(two photon absorption)的现象产生,此时,液态树脂就会吸收激光的能量,进行高分子聚合反应,所以原本是液态的树脂就会变成固态的高分子固体了。此时如果我们移动激光聚焦的位置,就可以塑造出3D的立体结构。 科学家可以使用双光子聚合作用制造微小的3D立体结构,如先前所说的高度为100nm的维纳斯女神雕像。但是,科学家真正感兴趣的是将此种技术应用在光子晶体(phonetic crystical)、光传输以及医疗方面的用途。 在光传输部分,科学家可以调整光传输介质的折射率,使折射率在1.47-1.56的范围内,使光传输介质在光通讯波段具有低耗损、高穿透的特性,并且具有高度的机械特性,不容易损坏。在医疗方面,微型的结构可以进入人体的组织中,进行治疗及收集人体生物资料等功能。 本实验的仪器架设如下图所示:
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