用于制造精密光學元件的2.5D噴墨打印技術
時間：2018-05-14 08:33 來源：中國3D打印網 作者：中國3D打印網 閱讀：次
光學3D打印已經取得了許多突破，現在瑞士的研究人員正在引入新的突破。來自瑞士電子和微技術中心（CSEM）的團隊開發了噴墨打印技術，用于制造精密光學元件，如通過限制波的擴展（簡稱“波導”）允許信號傳播而不會造成大量的能量損失。
但這里有一個問題， 實際上這種方法被認為是2.5D打印，而不是3D打印，因為與3D打印相比，打印結構雖然不平整，但復雜程度有限。“噴墨印刷是制造光學元件的一種非常有吸引力的方法，因為特征的位置和尺寸可以很容易地修改，而且幾乎沒有材料浪費。然而，油墨的表面張力使得打印具有特定高度的線條變得困難，這對于形成“波導”是必需的，“CSEM團隊成員FabianLütolf說。
噴墨印刷通常是一個步驟的過程，通過微小的噴嘴將一滴圖案沉積到基底上。但是CSEM團隊發現，線條可以印刷更平滑的特征，并且在特定的高度上通過兩步沉積墨水。他們的技術可以打印由丙烯酸聚合物制成的2.5D光學波導和錐體，以及金屬油墨等其他材料。現在在蘇黎世聯邦理工學院Lütolf和團隊負責人Rolando Ferrini的Pius M. Theiler在Optics Express期刊上發表了一篇題為《使用毛細管橋的光學波導的非接觸式印刷》的論文。
根據新的兩步噴墨印刷方法（h-n）和其實際印刷（o-u）的理論計算，將印刷特征與標準一步噴墨印刷（a-g）進行比較。比例尺= 200微米。該團隊創建了一個寬20微米，高31微米的聚合物波導，并帶有一個錐形，以允許來自外部激光器的光線進入波導，以評估新方法。測量波導內的光損耗為0.19 dB / cm，僅比光刻法制作的波導高一個數量級。
“在這篇論文中，我們報告了首批具有損耗表征的噴墨印刷波導。對于我們設想的應用，波導將在短距離內傳輸光線，而不是在整個網絡中傳輸光線，“Lütolf說。 “目前的損失水平對于這種應用是可以容忍的。最小的波導由一個單獨的墨滴組成，并且其大小受打印機噴嘴的限制。但是他們研究中打印機的最窄波導尺寸為40微米，高度約為10微米，這與市場上使用工業噴墨打印機性能相似。通過我們目前的材料和硬件組合，不可能將波導制作在10微米以下，這對于單模操作通常是必需的。但我們很接近。然而，沒有基本的物理限制會阻止我們打印單模波導�！�
中國3D打印網譯自：3dprint.com
但這里有一個問題， 實際上這種方法被認為是2.5D打印，而不是3D打印，因為與3D打印相比，打印結構雖然不平整，但復雜程度有限。“噴墨印刷是制造光學元件的一種非常有吸引力的方法，因為特征的位置和尺寸可以很容易地修改，而且幾乎沒有材料浪費。然而，油墨的表面張力使得打印具有特定高度的線條變得困難，這對于形成“波導”是必需的，“CSEM團隊成員FabianLütolf說。
噴墨印刷通常是一個步驟的過程，通過微小的噴嘴將一滴圖案沉積到基底上。但是CSEM團隊發現，線條可以印刷更平滑的特征，并且在特定的高度上通過兩步沉積墨水。他們的技術可以打印由丙烯酸聚合物制成的2.5D光學波導和錐體，以及金屬油墨等其他材料。現在在蘇黎世聯邦理工學院Lütolf和團隊負責人Rolando Ferrini的Pius M. Theiler在Optics Express期刊上發表了一篇題為《使用毛細管橋的光學波導的非接觸式印刷》的論文。
由于液體的表面張力，沉積在基材上的油墨可能裂開或凸起。但是這個兩步法可以將這個問題轉化為一個優勢，步驟＃2中印刷的墨水可以在第一次印刷的墨滴之間自行對齊，以降低其表面張力。這也意味著研究人員不必預先對基材進行圖案印刷，而這對于其他噴墨印刷技術來說是必需的，這使得制造更簡單并且增加了可用的設計空間。
新技術首先打印一系列球形液滴，稱為釘帽，然后釘住由第二張照片墨水制成的液橋。這種液滴配置可防止墨水移動，從而防止印刷線上形成凸起。這種方法還可以連接多個連接點以形成尖銳的邊緣和拐角，與傳統的光刻技術相比，它還具有幾個優點，常用于制造芯片上的微小元件。研究人員使用噴墨打印方法來創建該波導。通過波導發送激光（紅色）可以測量波導的光學特性。Lütolf解釋說：“噴墨打印不需要像光刻這樣的物理掩模，而且連接組件更容易。此外，如果您只想快速測試一個想法或改變參數，噴墨打印等增材制造方法只需要適應數字設計�！�根據新的兩步噴墨印刷方法（h-n）和其實際印刷（o-u）的理論計算，將印刷特征與標準一步噴墨印刷（a-g）進行比較。比例尺= 200微米。該團隊創建了一個寬20微米，高31微米的聚合物波導，并帶有一個錐形，以允許來自外部激光器的光線進入波導，以評估新方法。測量波導內的光損耗為0.19 dB / cm，僅比光刻法制作的波導高一個數量級。
“在這篇論文中，我們報告了首批具有損耗表征的噴墨印刷波導。對于我們設想的應用，波導將在短距離內傳輸光線，而不是在整個網絡中傳輸光線，“Lütolf說。 “目前的損失水平對于這種應用是可以容忍的。最小的波導由一個單獨的墨滴組成，并且其大小受打印機噴嘴的限制。但是他們研究中打印機的最窄波導尺寸為40微米，高度約為10微米，這與市場上使用工業噴墨打印機性能相似。通過我們目前的材料和硬件組合，不可能將波導制作在10微米以下，這對于單模操作通常是必需的。但我們很接近。然而，沒有基本的物理限制會阻止我們打印單模波導�！�
中國3D打印網譯自：3dprint.com
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