Ottica del volume focale per la strutturazione composita nei solidi trasparenti
Uno studio pubblicato nell’International Journal of Extreme Manufacturing ha approfondito un nuovo approccio alla micro-nano fabbricazione, sfruttando i campi luminosi generati da laser ultraveloci nei materiali trasparenti. Questo metodo consente di creare strutture periodiche e accoppiate in un singolo passaggio, utilizzando la stampa ottica nel volume focale del laser.
Un modello concettuale per la strutturazione composita
I ricercatori hanno dimostrato che la zona ionizzata indotta dal laser ultrarapido può agire come uno scatterer regolabile per la luce incidente, generando un campo luminoso di dispersione nel volume focale. Questo processo permette di realizzare due strutture periodiche diverse ma accoppiate nello stesso spazio tridimensionale.
Per lungo tempo, i laser ultraveloci sono stati utilizzati come sorgenti di energia puntiformi per modificare materiali. Tuttavia, il profilo della luce, solitamente considerato di tipo gaussiano, non è stato analizzato a fondo nel volume focale. Questo studio ha dimostrato che la distribuzione spaziale tridimensionale del campo luminoso può essere regolata per ottenere una micro-nano fabbricazione estremamente controllabile con più gradi di libertà rispetto alle tecniche ottiche convenzionali punto-per-punto.
Bo Zhang, primo autore dello studio e ricercatore presso la Zhejiang University, ha sottolineato: “Creare strutture micro-nano diverse in un unico passaggio con un laser ultrarapido è stato storicamente molto complesso. Tuttavia, controllare il comportamento ottico del campo focale a livello micro-nano potrebbe aprire nuove possibilità per una fabbricazione più precisa e versatile.”
Implicazioni per la scienza e l’ingegneria nanofotonica
Le strutture micro-nano compositive tridimensionali consentono la realizzazione di dispositivi fotonici innovativi, offrendo un controllo senza precedenti sullo stato delle onde elettromagnetiche. Finora, la costruzione di tali strutture ha richiesto processi multi-step complessi, limitando il livello di integrazione spaziale.
L’interazione laser ultrarapida con i materiali trasparenti è stata identificata come una piattaforma promettente per creare elementi funzionali. Dopo tre anni di studio, il team ha sviluppato un modello di interferenza del campo luminoso nel volume focale e ha dimostrato la capacità di generare, visualizzare e manipolare questi campi luminosi per fabbricare strutture compositive avanzate.
Prospettive future e collaborazioni
Jianrong Qiu, coautore e accademico della World Academy of Ceramics, ha dichiarato: “Combinare il nostro approccio con tecnologie di modulazione spaziale della luce, nuovi materiali fotoelettrici e metodi di pianificazione intelligente potrebbe portare allo sviluppo di sistemi ottici integrati di nuova generazione.” Questo campo di ricerca promette di evolvere ulteriormente con nuovi studi e applicazioni.
Informazioni sull’International Journal of Extreme Manufacturing (IJEM)
L’International Journal of Extreme Manufacturing è una rivista multidisciplinare a revisione anonima doppia, con un Impact Factor di 16.1, posizionandosi consecutivamente al primo posto nella categoria “Engineering, Manufacturing”. Pubblica articoli e recensioni originali di alto impatto che spaziano dai fondamenti alla progettazione di materiali, dispositivi e sistemi con funzionalità estreme.
