La fabrication de micro-lentilles réfractives est cruciale pour les applications photoniques avancées telles que les télécommunications, les pinces optiques et la manipulation des ondes électromagnétiques. Dans notre dernière note d’application, nous démontrons, en collaboration avec GermanLitho, comment l’intégration de l’écriture laser directe (DLW) et de la lithographie par nanoimpression (NIL) permet de créer efficacement des microlentilles pour générer un moment angulaire orbital (OAM) dans les ondes lumineuses.
Principaux résultats
Les microlentilles réfractives offrent des avantages indéniables par rapport aux éléments optiques diffractifs (DOE) traditionnels, qui souffrent souvent d’inefficacités telles qu’une faible efficacité de diffraction et des aberrations chromatiques. En utilisant DLW, des structures 2,5D lisses et en niveaux de gris peuvent être fabriquées avec une grande précision, ce qui garantit de meilleures performances optiques pour la focalisation des ondes lumineuses transportant des modes OAM.
Dans cette application, nous nous concentrons sur la fabrication d’un élément optique unique qui intègre une plaque de phase spiralée (SPP) avec une micro-lentille sphérique. Cette combinaison permet le transfert de l’OAM à la lumière entrante tout en la concentrant simultanément dans un petit anneau, ce qui rationalise le processus et élimine le besoin de composants multiples dans le chemin optique. Notre système DWL 66+ a joué un rôle essentiel dans le processus, en permettant un contrôle précis des valeurs de niveaux de gris qui définissent la forme de la microlentille.
Combiner DLW et NIL : une précision évolutive du prototype à la production en série
La force de cette approche réside dans la synergie entre l’écriture directe au laser et la lithographie par nano-impression. L’écriture directe au laser permet de créer des structures personnalisées à haute résolution en niveaux de gris directement sur une couche de résine photosensible. Une fois la structure maîtresse produite par DLW, la NIL offre un moyen rentable de reproduire ces motifs complexes sur une large gamme de substrats, des prototypes à petite échelle aux volumes plus importants. Ce processus en deux étapes permet un débit élevé sans sacrifier la précision, ce qui le rend idéal pour les industries qui ont besoin à la fois de flexibilité et d’évolutivité.
Avantages pour les applications photoniques
Cette méthode n’est pas limitée à l’application actuelle mais peut être étendue à une large gamme de micro-optiques réfractives, permettant des avancées significatives dans des domaines tels que les communications par fibre optique et l’optique biomédicale. L’utilisation de la NIL pour reproduire les structures créées par DLW garantit que ces éléments optiques avancés peuvent être produits de manière efficace et précise, tant pour la recherche que pour l’industrie.
Avantages du DWL 66
Le système de lithographie laser DWL 66+ se distingue par ses caractéristiques :
- 1024 niveaux de gris pour une génération précise des profils de surface.
- Exposition à haute résolution pour les structures en niveaux de gris et binaires.
- Capacité à produire des éléments micro-optiques complexes en quelques itérations seulement.
Cette précision en fait un outil idéal pour les environnements de recherche et de production nécessitant des éléments optiques fiables et reproductibles. En outre, la combinaison avec la technologie NIL facilite la réplication rapide de ces éléments, ce qui permet une production à petite ou grande échelle.
Conclusion
La combinaison de l’écriture laser directe et de la lithographie par nano-impression représente une méthode puissante pour fabriquer des micro-lentilles réfractives aux caractéristiques optiques précises. Cette approche permet non seulement d’améliorer les performances dans les applications photoniques de pointe, mais offre également une solution évolutive pour la reproduction et la production rapides, apportant innovation et efficacité à l’avant-garde de la fabrication de micro-optiques.
Le pool de systèmes et de technologies de Heidelberg Instruments comprend des systèmes d’alignement sans masque (MLA) et de lithographie laser de haute précision pour l’écriture directe de microstructures 2D, 2,5D et 3D jusqu’à la fabrication de masques, ainsi que des systèmes basés sur la lithographie thermique à sonde de balayage (t-SPL) pour les nanopatterns avancés. Les systèmes de lithographie laser 3D basés sur la technologie de polymérisation à deux photons (TPP) comblent le fossé entre la lithographie laser conventionnelle – la base de l’activité principale de Heidelberg Instruments – et la lithographie par sonde à balayage thermique (t-SPL) pour la création de nanopatterns.
La lithographie sans masque, technologie de pointe, de haute précision et très flexible, est idéale pour la recherche et le développement ainsi que pour les environnements nécessitant un prototypage rapide de caractéristiques de taille supérieure à 1 µm. La technique de lithographie sans masque vous permet de transférer la conception directement sur la plaquette de silicium sans qu’il soit nécessaire d’utiliser un masque photographique.
Dans la lithographie sans masque, le motif est exposé directement sur la surface du substrat à l’aide d’un modulateur spatial de lumière, ou SLM, qui sert de “photomasque dynamique”.
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