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科研背景：

貝塞爾光束從其被發(fā)現(xiàn)開始，由于其比光學(xué)中典型的高斯光束具有特殊的優(yōu)勢，擁有無衍射和自恢復(fù)特性，引起了科學(xué)界極大的興趣。這些特性也就意味著光束在被物體部分阻擋后可進(jìn)行自我重建。由于這些特性，貝塞爾光束在光學(xué)鑷子、顯微鏡、光譜學(xué)和通信應(yīng)用方面有很大的潛力。然而由于其依賴于空間光元件，并且在滿足定制光束參數(shù)的需要方面受到限制，因此在實(shí)際的科學(xué)實(shí)驗(yàn)中要產(chǎn)生貝塞爾光束是十分具有挑戰(zhàn)性的。如今，借助于Nanoscribe的雙光子聚合技術(shù)可直接在光纖上打印新型光子結(jié)構(gòu)，使其產(chǎn)生零階和渦流貝塞爾光束。

Nanoscribe助力學(xué)術(shù)界科研 - 在光纖上打印微納光子結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生零階和渦旋貝塞爾光束

貝塞爾光束的特殊性使其成為各種光學(xué)應(yīng)用（例如通信、光誘捕和成像等）的優(yōu)良選擇。即使貝塞爾光束被一個(gè)物體部分阻擋，光束在穿過該物體后能夠進(jìn)行自我重建。然而，要將圓形光束轉(zhuǎn)化為若干環(huán)形，需要特殊的光學(xué)器件，如錐狀折射材料axicon或全息光束整形方法。為了克服這些方法所需的空間光元件的限制，基于光纖的貝塞爾光束發(fā)生器應(yīng)運(yùn)而生。但是，當(dāng)涉及到調(diào)整光束參數(shù)時(shí)，這些基于光纖的解決方案卻是有限的，并且只提供零階貝塞爾光束的生成。來自沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(xué)的科學(xué)家們利用Nanoscribe雙光子微納3D打印設(shè)備開發(fā)了一種新的方法來制造一個(gè)由堆疊的微光元件組成的光子結(jié)構(gòu)。他們將該結(jié)構(gòu)直接3D打印在光纖面上，以實(shí)現(xiàn)從光纖生成零階和渦流貝塞爾光束。

基于光纖的貝塞爾光束發(fā)生器的設(shè)計(jì)由三個(gè)元素組成，用于對(duì)齊單模光纖輸出的高斯樣光束，并將其轉(zhuǎn)化為貝塞爾光束。

這些微光學(xué)元件是使用Nanoscribe的2PP打印技術(shù)在光纖面上一次性3D打印出來的。左圖來自于：KAUST

右側(cè)SEM特寫圖顯示了基于光纖的3D打印貝塞爾光束發(fā)生器。設(shè)計(jì)來自于KAUST。由Nanoscribe打印

Nanoscribe為您提供新型解決方案

Nanoscribe雙光子聚合高分辨率三維打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)從光纖中直接產(chǎn)生零階和高階貝塞爾光束，并與光纖的核心對(duì)齊。同時(shí)，結(jié)合Nanoscribe的IP-Dip光刻膠為生產(chǎn)光子晶體光纖設(shè)計(jì)所需的高空間分辨率，以便操縱光束。該全新微納加工方案使得打印的微光學(xué)元件具有極低的表面粗糙度。三維打印的微光學(xué)元件顯示了光束轉(zhuǎn)換的高效率和低傳輸損耗。

基于Nanoscribe雙光子聚合2PP原理三維打印技術(shù)能夠打印任意形狀的復(fù)雜3D微光學(xué)元件，如貝塞爾光束發(fā)生器。Nanoscribe雙光子聚合技術(shù)(Two-photon-polymerization,2PP)可實(shí)現(xiàn)按需定制光學(xué)參數(shù)來調(diào)整光子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此，這種復(fù)合光子結(jié)構(gòu)的快速原型設(shè)計(jì)使得在根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行改變?cè)O(shè)計(jì)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)快速的設(shè)計(jì)迭代周期。得益于2PP三維打印技術(shù)的靈活性，定制打印的貝塞爾光束發(fā)生器可以應(yīng)用于內(nèi)窺鏡，光學(xué)相干斷層掃描、基于光纖的光學(xué)捕集和微操縱等領(lǐng)域。

Quantum X align 具有納米精度對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的3D打印系統(tǒng)

Nanoscribe A2PL技術(shù)實(shí)現(xiàn)納米精度三維對(duì)準(zhǔn)

在光纖上打印光子結(jié)構(gòu)來生成貝塞爾光束需要打印精確對(duì)準(zhǔn)光纖光軸的微光學(xué)元件。新一代的Nanoscribe Quantum X align可以比其他Nanoscribe基于2PP技術(shù)的3D打印系統(tǒng)在達(dá)到更高形狀精度的同時(shí)，更快、更簡便、更精確地完成這項(xiàng)任務(wù)。這是因?yàn)镼uantum X align具有patented對(duì)準(zhǔn)雙光子光刻技術(shù)A2PL®。因此，優(yōu)化的硬件和軟件使得在光纖上以亞微米的精度打印復(fù)雜的3D微光學(xué)元件成為了可能。

全新Quantum X align對(duì)準(zhǔn)雙光子光刻（A2PL®)系統(tǒng)通過新添加的高精度對(duì)準(zhǔn)功能實(shí)現(xiàn)了對(duì)高精度結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)放置，增強(qiáng)了Nanoscribe已受大眾認(rèn)可的三維微納加工技術(shù)。這款具備納米級(jí)精度對(duì)準(zhǔn)3D打印功能的最高分辨率打印設(shè)備利用A2PL技術(shù)，自由曲面微光學(xué)原件可以以亞微米精度精準(zhǔn)對(duì)齊打印到光纖或光子芯片光軸上?？蓱?yīng)用于生產(chǎn)用于光子集成和封裝或小型化成像光學(xué)器件的高效光學(xué)互連，例如用于微創(chuàng)內(nèi)窺鏡檢查等。

集成光子學(xué)或小型化醫(yī)療設(shè)備的封裝通常需要各種微光學(xué)元件相互之間進(jìn)行繁瑣的放置和A2PL光學(xué)接口對(duì)準(zhǔn)流程。Quantum X align簡化了這一過程，A2PL技術(shù)實(shí)現(xiàn)了光子芯片或光纖芯上的光學(xué)接口及其空間方向的自動(dòng)檢測，以及自由曲面微光學(xué)或衍射元件可直接打印到位。在實(shí)現(xiàn)更緊湊設(shè)備的同時(shí)減少了裝配工差，并大大降低了工藝鏈的復(fù)雜性，避免了原本耗資巨大的手動(dòng)對(duì)準(zhǔn)流程。

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