德国工业级3D打印工艺

Nanoscribe公司推出针对微光学元件（如微透镜、棱镜或复杂自由曲面光学器件）具有特殊性能的新型打印材料，IP-n162光刻胶。全新光敏树脂材料具有高折射率，高色散和低阿贝数的特性，这些特性对于3D微纳加工创新微光学元件设计尤为重要，尤其是在没有旋转对称性和复合三维光学系统的情况下。由于在红外区域吸收率不高，因此光敏树脂成为了红外微光学的优先，同时也是光通讯、量子技术和光子封装等需要低吸收损耗应用的相当好的选择。全新IP-n162光刻胶是为基于双光子聚合技术的3D打印量身定制的打印材料。高折射率材料可实现具有高精度形状精度的创新微光学设计，并将高精度微透镜和自由曲面3D微光学提升到一个新的高度。由于其光学特性，高折射率聚合物可促进许多运用突破性技术的各种应用，例如光电应用中，他们可以增加显示设备、相机或投影仪镜头的视觉特性。此外，这些材料在3D微纳加工技术应用下可制作更高阶更复杂更小尺寸的3D微光学元件。例如图示中可应用于微型成像系统，内窥镜和AR/VR3D感测的微透镜。可以制造出采用传统方法制造不出来的、非常复杂的制件，且无需剔除边角料，提高了材料的利用率。德国工业级3D打印工艺

全新QuantumXshape作为Nanoscribe工业级无掩膜光刻系统QuantumX产品系列的第二台设备，可实现在25cm²面积内打印任何结构，很大程度推动了生命科学，微流体，材料工程学中复杂应用的快速原型制作。QuantumXshape作为具备光敏树脂自动分配功能的直立式打印系统，非常适合标准6英寸晶圆片工业批量加工制造。高速3D微纳加工系统QuantumXshape可实现出色形状精度和高精度制作。这种高质量的打印效果是结合了特别先进的振镜系统和智能电子系统控制单元的结果，同时还离不开工业级飞秒脉冲激光器以及平稳坚固的花岗岩操作平台。QuantumXshape具有先进的激光焦点轨迹控制，可操控振镜加速和减速至特别快的扫描速度，并以1MHz调制速率动态调整激光功率。天津双光子聚合3D打印3D微纳加工支持产品快速开发，因为可以制造形状复杂的零件，产品多样化，但不增加成本。

QuantumXshape作为理想的快速成型制作工具，可实现通过简单工作流程进行高精度和高设计自由度的制作。作为2019年推出的头一台双光子灰度光刻(2GL®)系统QuantumX的同系列产品，QuantumXshape提升了3D微纳加工能力，即完美平衡精度和速度以实现高精度增材制造，以达到高水平的生产力和打印质量。总而言之，工业级QuantumX打印系统系列提供了从纳米到中观尺寸结构的非常先进的微制造工艺，适用于晶圆级批量加工。作为全球头一台双光子灰度光刻激光直写系统，QuantumX可以打印出具有出色形状精度和光学质量表面的高精度微纳光学聚合物母版，可适用于批量生产的流水线工业程序，例如注塑，热压花和纳米压印等加工流程，从而拓展微纳加工工业领域的应用。

光子集成电路(PhotonicIntegratedCircuit，PIC)与电子集成电路类似，但不同的是电子集成电路集成的是晶体管、电容器、电阻器等电子器件，而光子集成电路集成的是各种不同的光学器件或光电器件，比如激光器、电光调制器、光电探测器、光衰减器、光复用/解复用器以及光放大器等。集成光子学可较广地应用于各种领域，例如数据通讯，激光雷达系统的自动驾驶技术和YL领域中的移动感应设备等。而光子集成电路这项关键技术，尤其是微型光子组件应用，可以很大程度缩小复杂光学系统的尺寸并降低成本。光子集成电路的关键技术还在于连接接口，例如光纤到芯片的连接，可以有效提高集成度和功能性。类似于这种接口的制造非常具有挑战性，需要权衡对准、效率和宽带方面的种种要求。针对这些困难，科学家们提出了宽带光纤耦合概念，并通过Nanoscribe的双光子微纳3D打印设备而制造的3D耦合器得以实现。高分辨率的3D打印技术可以生产出比传统制造工艺更小、更精确的零件。

为了进一步提升技术先进性，科研人员又在新材料研发的过程中发现了巨大的潜力。一方面，利用SCRIBE新技术的情况下，高折射率的光刻胶可进一步拓展对打印结构的光学性能的调节度。另一方面，低自发荧光的可打印材料非常适用于生物成像领域。Nanoscribe公司的IP系列光刻胶，例如具有高折射率的IP-n162和具有生物相容性和低自发荧光的IP-Visio已经为接下来的研究提供了进一步的可能。为了证明SCRIBE新技术的巨大潜力，科研人员打印了众多令人瞩目的光学组件，例如已经提到的龙勃透镜。此外科研人员还打印了消色差双合透镜（如图示）。通过色散透镜聚焦的光因波长不同焦点位置也不尽相同。通过组合不同折射率的透镜可帮助降低透镜的色差。在给出的例子中，成像中的荧光强度和折射率高度相关，同时将打印的双透镜中的每个单独透镜可视化。3D打印技术可以制造出传统制造方法难以加工的复杂几何形状、内部结构和空隙结构，实现了设计师的无限创意。天津双光子聚合3D打印3D微纳加工

Nanoscribe 的新型微加工3D打印机为生命科学制造复杂结构。德国工业级3D打印工艺

科学家们基于Nanoscribe的双光子聚合技术(2PP)，发明了GRIN光学微纳制造工艺。这种新的制造技术实现了简单一步操作即可同时控制几何形状和折射率来打印自由曲面光学元件。凭借这种全新的制造工艺，科学家们完成了令人印象深刻的展示制作，打印了世界上特别小的可聚焦可见光的龙勃透镜（15µm直径）。相似于人类眼睛晶状体的梯度，这种球面晶状体的折射率向中心逐渐增加，使其具有独特的聚光特性。Nanoscribe的PhotonicProfessional打印系统可用于将不同折射率的龙勃透镜和其他自由形状的光学组件打印于微孔支架材料上（例如孔状硅材及二氧化硅）。突出特点是不再像常规的双光子聚合（2PP）那样在基体表面进行直写，而是在孔型支架内。通过调整直写激光的曝光参数可以改变微孔支架内材料的聚合量，从而影响打印材料的有效折射率。采用全新SCRIBE技术（通过激光束曝光控制的亚表面折射率）可以在保证亚微米级别的空间分辨率同时，对折射率的调节范围甚至超过0.3。德国工业级3D打印工艺