レーザー3Dナノプリンティング技術は光学ガラスファイバーを最適化し、ビームを正確に集束させます

2022年10月31日、アンタークティックベアは、韓国、オーストラリア、英国、ドイツの学際的研究チームがライプニッツ光技術研究所（ライプニッツIPHT）の参加を得て、初めて光学ガラスファイバーを最適化し、異なる波長の光を極めて正確に集束させることに成功したことを知りました。

△3Dプリント中空タワーの上部にある色消しレンズは、レーザー3Dナノプリントを介してシングルモード光ファイバーに接続されています。この高精度光学レンズは、レーザー3Dナノプリント技術を使用して実現され、レンズは光ファイバーの端に適用されます。この技術は、顕微鏡検査や内視鏡検査、レーザー治療、センサー技術などへの新たな応用の可能性をもたらします。

△ガラス基板上の無色スーパーレンズとカラースーパーレンズの実験的特性と比較
技術的背景<br /> 現在医療診断に使用されている内視鏡は、通常、光ファイバー端レンズの色収差という欠点があります。この光学画像エラー（異なる波長の光の異なる形状と屈折、つまり異なるスペクトル色によって発生）により焦点がずれ、広範囲の波長にわたって画像がぼやけてしまいます。

科学者たちは、色消しレンズがこれらの光学収差を最小限に抑え、この問題の解決策を提供できることを発見しました。

このアクロマートレンズ、いわゆるメタレンズは光ファイバーの端に取り付けられ、被写界深度画像化を使用して細かい部分の焦点合わせと画像化を可能にするもので、国際チームが3Dプリント技術を使用して初めて実現しました。

△ アクロマティックスーパーファイバーの結像性能
無彩色スーパーファイバーイメージング<br /> ライプニッツ光電子工学研究所のファイバーフォトニクス部門長、マルクス・シュミット教授は次のように説明しています。「望ましい光成形と色消し集束を実現するために、ナノピラーの形の複雑な幾何学的構造設計からなるポリマーベースの超薄型レンズを実現しました。この構造は、市販の光ファイバーの端面にある中空のタワー構造の上に直接 3D プリントされました。このようにして、光ファイバーを機能化して、光を非常に効率的に焦点に集束させ、高解像度の画像を生成することができます。」

この超薄型レンズは、レンズ径が 100 ミクロン、開口数 (NA) が 0.2 であり、これまでファイバー端面に使用されていた色消しレンズに比べて大幅に改善されており、より優れた解像度を実現しています。このレンズは光学収差が補正されており、赤外線範囲の 400 ナノメートルのスペクトル帯域幅の光を非常に正確に焦点を合わせることができます。

△ナノスクライブフォトニックプロフェッショナルGT2 3Dプリンター
レーザー3Dナノプリント技術を使用<br /> 強く焦点を絞ったフェムト秒レーザービームを使用した 2PP 2 光子重合技術によって、無色ポリマーベースのメタレンズが実現されました。チームがNanoscribe社が開発したマイクロナノ3DプリンティングデバイスであるPhotonic Professional GTを使用して完成させたポリマーメタサーフェスサンプルは、まず、液浸構成の高開口数対物レンズ（Plan-Apochromat 63x/1.40 Oil DIC、Zeiss社）を使用して、IP-L 780フォトレジスト樹脂（Nanoscribe GmbH社）を使用したシリカ基板上に製造されました。レーザー出力とスキャン速度の最適化された印刷パラメータは、それぞれ 47.5 mW と 7000 μm/s でした。

レーザー照射後、サンプルをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（PGMEA、Sigma-Aldrich）に20分間、イソプロピルアルコール（IPA、Sigma-Aldrich）に5分間、メトキシ非フルオロブタン（Novec 7100エンジニアリング流体、3M）に2分間浸漬しました。最後に、準備したサンプルを蒸発させて空気中で乾燥させました。

△研究チームの研究成果は、ネイチャーコミュニケーションズ誌に掲載された。研究タイトルは「全通信範囲にわたる集束と画像化のための無色スーパーファイバー」（ポータル）
研究成果と応用の展望<br /> 実験的研究では、研究者らはファイバーベースの共焦点スキャンイメージングの例を使用して、開発された光ファイバーのレンズ効果と集束効率を実証することができました。チームは、アクロマティックメタオプティクスを備えた光ファイバーを使用することで、高い画像取得効率とさまざまな波長での高い画像コントラストを備えた説得力のある画像品質を実現しました。波長が異なっても焦点位置はほとんど変わりません。

マルクス・シュミット教授は、この研究の潜在的な応用について次のように紹介した。「開発されたナノ構造メタレンズは非常に小型で平らであり、その上にアクロマティック光学系を備えた光ファイバー設計により、光ファイバー技術に基づく小型で柔軟な内視鏡画像システムの可能性がさらに高まり、より優しく低侵襲な検査が可能になります。」この主な応用分野に加えて、研究者らはレーザー支援治療および手術、光ファイバー通信、光ファイバーセンサー技術の分野でもさらなる応用の可能性を見出している。

レーザー3Dナノプリンティング技術は光学ガラスファイバーを最適化し、ビームを正確に集束させます

Aurora Artist-D Proデュアルノズル3Dプリンターは、取り外しが難しいサポート材に別れを告げます

エマーソン、カスタマイズ製品の製造に注力するためシンガポールに3Dプリント工場を開設

Artec 3Dは、スキャンからCADへの速度を8倍向上させる新しい3DスキャンソフトウェアArtec Studio 16をリリースしました。

ディズニーの新しいソフトウェアは、自身の変形を感知できる3Dプリントオブジェクトを設計できる

研究者らは、MOIIN樹脂を使用した細胞ベースのアプリケーションのためのマイクロ流体3Dプリントを評価

シーメンスがインド市場に参入、3Dプリントの産業化に向けて30億ユーロの契約を締結

2021年の世界インテリジェント製造会議には、複数の積層造形企業が参加予定

Xolo が新しい体積 3D プリンター Xube² を発売

生分解性の3Dプリント血管移植が先天性心疾患の治療に有効か

Massivit 3Dは9月1日から3日まで2022年深圳国際複合産業技術展に参加します

推薦する

4 台の 500W レーザー、Renishaw 金属 3D 印刷システム RenAM 500Q

3Dプリントのインテリジェント時代

「エジソンカップ」大学生スマートシティ工業デザインコンペティションが上海デザインビエンナーレに登場

MESO-BRAINは幹細胞とナノスケール3Dプリントを使用して神経ネットワークを研究します

3Dプリントされたアコーディオンのような素材：超伸縮性を実現する設計アプローチ

デジタルプロセスによりトラックビームの修理プロセスが10倍改善され、潜在的な事故リスクが排除されます。

不透明樹脂も3Dプリントで大量生産できる

ウェールズ、傷跡のない耳と鼻の移植に3Dプリント軟骨を使用

EZ-Tech バインダージェッティング 3D 金属プリンター M400Pro が Formnext South China で発表される

お金持ちの人達、早く来てください！数万元の価値がある金属製3Dプリント時計とペン

研究者らは、MEMSとマイクロロボットにメリットをもたらすナノスケール3Dプリンティングを開発

ROTBOT、サポートなしで印刷できるオープンソースの4軸デスクトップ3Dプリンター

クロアチア、高齢患者に3Dプリント義耳の移植に成功

フォード、レースカーに3Dプリント部品をさらに使用へ

業界標準のギャップを埋めるために、全国鋳造3D印刷機器標準セミナーが泉州で開催されました。