上海高分辨率灰度光刻技术

光子集成电路 (Photonic Integrated Circuit，PIC) 与电子集成电路类似，但不同的是电子集成电路集成的是晶体管、电容器、电阻器等电子器件，而光子集成电路集成的是各种不同的光学器件或光电器件，比如激光器、电光调制器、光电探测器、光衰减器、光复用/解复用器以及光放大器等。集成光子学可较广地应用于各种领域，例如数据通讯，激光雷达系统的自动驾驶技术和YL领域中的移动感应设备等。而光子集成电路这项关键技术，尤其是微型光子组件应用，可以很大程度缩小复杂光学系统的尺寸并降低成本。光子集成电路的关键技术还在于连接接口，例如光纤到芯片的连接，可以有效提高集成度和功能性。类似于这种接口的制造非常具有挑战性，需要权衡对准、效率和宽带方面的种种要求。针对这些困难，科学家们提出了宽带光纤耦合概念，并通过Nanoscribe的双光子微纳3D打印设备而制造的3D耦合器得以实现。Nanoscribe中国分公司-纳糯三维科技（上海）有限公司邀您探讨灰度光刻技术的用途和特点。上海高分辨率灰度光刻技术

微透镜阵列对表面质量和形貌要求比较高，因此对制备工艺提出了很严格的要求。科研人员提出了许多方法来实现具有高表面质量的微透镜阵列的高效制备，比如针对柔性材料的热压印成型方法实现了大面积微透镜阵列；利用灰度光刻工艺和转印方法在柔性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)衬底上实现了微透镜阵列；利用光刻和热回流方式实现了基于聚二甲基硅氧烷材料的微透镜阵列等。上述方法可以实现具有较高表面质量的微透镜阵列，但通常需要使用复杂的工艺和步骤。此外，这些微透镜基质通常为软质材料，材料本身的机械抗性和耐酸碱的能力比较差。相对而言，透明硬脆材料例如石英、蓝宝石等由于其极高的硬度和极强的化学稳定性，在光学窗口、光学元件等方面的应用更加广。因此，如何制备具有高表面质量的透明硬脆材料微透镜阵列等微光学元件成为研究人员研究的焦点。山东Nanoscribe灰度光刻3D微纳加工Nanoscribe中国分公司-纳糯三维科技（上海）有限公司为您讲解双光子灰度光刻技术的应用。

来自德国亚琛工业大学以及莱布尼兹材料研究所科学家们使用Nanoscribe的3D双光子无掩模光刻系统以一种全新的方式制作带有嵌入式3D微流控器件的2D微型通道，该器件的非常重要部件是模拟蜘蛛喷丝头的复杂喷嘴设计。科学家们运用Nanoscribe的双光子聚合技术（2PP）打印微型通道的聚合物母版，并结合软灰度光刻技术做后续复制工作。随后，在密闭的微流道中通过芯片内3D微纳加工技术直接制作复杂结构喷丝头。这种集成复杂3D结构于传统平面微流控芯片的全新方式为微纳加工制造打开了新的大门。斯图加特大学和阿德莱德大学的研究人员联手澳大利亚医学研究中心，共同合作研发了世界上特别小的3D打印微型内窥镜。该内窥镜所用到的微光学器件宽度只有125微米，可以用于直径小于半毫米的血管内进行内窥镜检查。而这个精密的微光学器件是通过使用德国Nanoscribe公司的双光子微纳3D打印设备制作的。微型内窥镜可以帮助检测人体动脉内的斑块、血栓和胆固醇晶体，因此对于医学检测极其重要，可以有助于减少中风和心脏病发作的风险。

    灰度光刻的就是利用灰度光刻掩膜版（掩膜接触式光刻）或者计算机控制激光束或者电子束剂量从而达到在某些区域完全曝透，而某些区域光刻胶部分曝光，从而在衬底上留下3D轮廓形态的光刻胶结构。微透镜阵列也是类似，可以通过剂量分布的控制来控制其轮廓形态。需要注意，灰度光刻方法获得的微透镜阵列的表面粗糙度相比于热回流和喷墨法获得的透镜要大的多，约为Ra=100nm，前两者可以会的Ra=50nm的球面。微纳3D打印与灰度光刻有点类似，但是原理不同，我们常见的微纳3D打印技术是双光子聚合和微纳金属3D打印技术，利用该技术我们理论上可以获得任意想要的结构，不光是微透镜阵列结构（如下图5所示），该方法的优势是可以完全按照设计获得想要的结构，对于双光子聚合的微结构，我们需要通过LIGA工艺获得金属模具，但是对于微纳金属3D打印获得的微纳米结构可以直接进行后续的复制工作，并通过纳米压印技术进行复制。 更多灰度光刻技术详情，欢迎咨询Nanoscribe中国分公司-纳糯三维科技（上海）有限公司。

    基于双光子聚合(2PP)，一种提供比较高精度和完整设计自由度的增材制造方法和Nanoscribe专有的双光子灰度光刻(2GL)技术，Nanoscribe认为直接激光写入系统是微加工的比较好选择几乎任何，在面积达25cm²的区域上都具有亚微米级精度。Nanoscribe的联合创始人兼首席安全官(CSO)MichaelThiel表示，该公司正在通过其新机器为科学和工业用途的晶圆级高精度微制造设定新标准。“虽然QuantumX已经通过双光子灰度光刻技术推动了平面微光学器件的超快速制造，但我们希望QuantumX形状能够使基于双光子聚合的高精度3D打印成为高效可靠的工具用于研究实验室和工业中的快速原型制作和批量生产。”。 更多德国双光子灰度光刻技术内容，敬请咨询Nanoscribe中国分公司-纳糯三维科技（上海）有限公司。江苏2GL灰度光刻激光直写

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    Nanoscribe的Photonic Professional GT2双光子无掩模光刻系统的设计多功能性配合打印材料的多方面选择性，可以实现微机械元件的制作，例如用光敏聚合物，纳米颗粒复合物，或水凝胶打印的远程操控可移动微型机器人，并可以选择添加金属涂层。此外，微纳米器件也可以直接打印在不同的基材上，甚至可以直接打印于微机电系统（MEMS）。双光子灰度光刻技术可以一步实现真正具有出色形状精度的多级衍射光学元件（DOE），并且满足DOE纳米结构表面的横向和纵向分辨率达到亚微米量级。由于需要多次光刻，刻蚀和对准工艺，衍射光学元件（DOE）的传统制造耗时长且成本高。而利用增材制造即可简单一步实现多级衍射光学元件，可以直接作为原型使用，也可以作为批量生产母版工具。 上海高分辨率灰度光刻技术

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