Przejdź do treści

Zernike-guided correction of phase errors in two-photon polymerization over extended printing areas

Polimeryzacja dwufotonowa (TPP) jest rozwijającą się techniką szeroko wykorzystywaną w wielu dziedzinach precyzyjnego mikrowytwarzania 2D i 3D. Jednym z jej najbardziej obiecujących zastosowań jest wytwarzanie transparentnych struktur opartych wyłącznie na modulacji fazy, które okazują się być niezwykle przydatne w mikrooptyce, metrologii optycznej, nanofotonice, nowych technikach mikroskopowych i wielu innych obszarach - umożliwiając testowanie, kalibrację oraz rozwój nowoczesnych metod obrazowania. Jednak dokładna kontrola właściwości fazowych tworzonych struktur, szczególnie w większym obszarze druku, wciąż stanowi wyzwanie. W niniejszej pracy wprowadzamy metodologię korekty w pętli sprzężenia zwrotnego, kompatybilną z dowolnym systemem TPP. Podejście to opiera się na interferometrycznym pomiarze mapy fazowej wydrukowanej struktury testowej, wykonanym w zewnętrznym systemie mikroskopowym, oraz na wprowadzeniu odwrotnej mapy fazowej do projektu struktury poprzez modyfikację jej cech wpływających na fazę - współczynnika załamania i grubości poosiowej - tak aby skompensować zidentyfikowane artefakty. Zastosowanie analizy opartej na wielomianach Zernike umożliwia precyzyjne określenie błędów i dokładną korekcję każdego oddzielnego składnika. Metodologia ta redukuje błędy fazowe nawet sześciokrotnie - obniżając odchylenie standardowe z 5,40 rad do 0,83 rad w obszarze o średnicy 400 μm przy długości fali 635 nm - co stanowi istotny krok naprzód w kontroli fazy w dużych polach wydruku. Skuteczność korekcji potwierdzamy, wytwarzając zestaw specjalnie zaprojektowanych struktur fazowych obejmujących maksymalny obszar roboczy systemu, demonstrując ich potencjalne zastosowania praktyczne. Przedstawione rozwiązanie wyznacza drogę do bardziej precyzyjnej kontroli fazy w TPP, otwierając nowe możliwości mikrowytwarzaniu w optyce, biologii i innych dziedzinach.

Artykuł:

Precision Engineering-Journal of the International Societies for Precisionengineering and Nanotechnology

Autorzy z PW:

Emilia Wdowiak, Michał Józwik, Piotr Zdańkowski, Maciej Trusiak

Rok wydania: