プレスリリース

SPIE Photonics West2019にて、Nanoscribe社が付加的に加工したマルチレベルのDOEsを発表

2019/01/30

もうすぐサンフランシスコで開催される、オプティクスとフォトニクス向けの有名な展示会であるPhotonics West 2019にて、Nanoscribe社は、高分解能の3DプリンターPhotonic Professional GT2を用いて作製したマルチレベルの回折光学素子(DOEs)を展示します。

Photonics West、ブース番号366 (南ホール)

マルチレベルのDOE微細構造の加工は、科学者からも産業のアプリケーション用途としてもさらに注目を集めています。DOEsは光学測定システムや材料加工、セキュリティラベルといった様々なアプリケーションを可能にします。多層DOEsを作製する際に、従来の平面リソグラフィの手法では複数のプロセスステップが発生します。Photonic Professional GT2 3Dプリンターは、加工コスト効率が高く、単純明快で高分解能の機能的なDOEのプロトタイプやその後の大量複製向けのポリマーマスターの作製が実現可能です。サブミクロンの特徴や複雑なレリーフパターンでさえ可能です。この3Dプリンターは、1つのプリンティングステップでDOEsの作製向けに合理化されたワークフローを提供します。

マイクロスケールにおけるワンステップ3Dプリンティング

1つ目の画像に示したような回折光学素子は、通過する際にレーザーのビームプロファイルを変化させます。DOEの微細構造パターンにより、単一のレーザービームをファーフィールドで必要な強度形状に変換可能です。マイクロスケールパーツ向けのNanoscribe社の3Dプリンターを用いて、最小で数百ナノメートルの小さいピクセルを持つマルチレベルのDOEデザインが1つのプリンティングステップで作製可能です。二光子重合により、このプリンターではフォトレジストに集光したレーザーを使用します。狭い焦点でのみフォトレジストは硬化します。レーザーの焦点を層ごとにスキャンし、3次元の物体やDOEの2.5次元レリーフ構造が凝固して出来ます。一旦微細構造のパーツがプリントされると、それをdeveloping bath で処理して、残りの重合していないレジストを除去します。

単純明快な3Dプリンティングワークフロー

DOEsはその薄い微細構造により、ほぼ任意の配光を生成します。そのマルチレベルのデザインは、高精度な1つの素子が複雑で精密な配置を持つため、簡単なことではありません。高分解能のDOEsの作製向けにNanoscribe社の3Dプリンターは工夫されたワークフローを提供します。これには、DOEインポートツールや、プリント前準備や超精密なDOEsの3Dプリンティング向けのソフトウェアが含まれます。このプリンターのソフトウェアは確立された3DモデルのSTLインポートと同じような手法で、高分解能のDOEデザインを処理します。外部のプログラムにより計算されるDOEの位相分布画像は、プリンターのソフトウェアにより直接インポートされます。したがって、2つ目の画像で示したように、ソフトウェアは位相分布から高さプロファイルを計算します。DOEソフトウェレシピを用いて、3DプリンターはDOEデザインを最適化されたマイクロレリーフパターンへ変換します。

大量複製向けのDOEマスター

3DプリントしたDOEプロトタイプは直接、ビームシェーピングや均質化、スプリッティングに使用できます。さらには、標準的な産業プロセスに適合した大量複製向けのポリマーマスターにも適しています。例えば、3Dプリントした金型インサートはその後の射出成形やホットエンボス法、ナノインプリントリソグラフィ向けに実装されます。

画像の注釈:
画像1:レーザービームは3Dプリントした回折光学素子により回折します。その結果、USAFチャートの精密なパターンがご覧頂けます。
画像2:(画像左から右へ)グレースケールのピクセルによる平面図は、マルチレベルDOEの高さレベルを例示しています。DOEの3Dビューは高さレベルを示しています。SEM画像では3DプリントしたDOEパターンを表示しています。
画像3:Photonic Professional GT2。多彩なアプリケーション向けのNanoscribe社の新しい3Dプリンター。