技術原理
飛秒投影 FP SYSTEM 通過將再生飛秒激光放大器與數字微鏡器件 (DMD) 相結合,實現超快 3D 納米制造,其中 DMD 同時用作閃耀光柵和可編程二元掩模,通過空間和時間聚焦生成深度分辨可編程光片。
飛秒光片和精密位移臺之間的同步可以創建任意復雜的 3D 微米和納米結構,橫向和軸向分辨率分別為 140 nm 和 175 nm,加工速率約為 100 立方毫米/小時[1]。與通過串行逐點掃描過程執行微加工的傳統雙光子光刻 (TPL) 系統相比, FP SYSTEM 定義了一個完整的平面,該平面在單次曝光(即 1 – 10 毫秒)中包含數十萬個體素 ,從而使其制造速度比最先進的商業解決方案提高了三個數量級,商業系統通常在此分辨率下以 0.1 立方毫米/小時的速度打印。
這使得 FP SYSTEM 能夠毫不費力地制造以前是不可能加工的具有懸垂部分的大型 3D 結構。更重要的是,由于 1:1.25 的增強體素縱橫比, FP SYSTEM打印的物體將具有更高的結構強度。通過大幅節省激光操作時間, FP SYSTEM 有效地將每個零件的打印成本降低了90%。

圖 1. 飛秒投影原理 [1]。 (A) 二維數字掩模的設計。 (B) 通過時間聚焦生成圖案化的飛秒光片。 (C) 時間聚焦效應的示意圖,在焦平面上通過重新組合所有分散的激光光譜分量形成具有最短脈沖持續時間的光片。
通過利用飛秒光片的超高峰值功率,FP 系統可以在定制開發的可膨脹水凝膠基底上創建具有多種材料(包括金屬、合金、半導體、聚合物、陶瓷、生物材料)的復雜 3D 結構。
通過在酸中收縮凝膠基底,由不同材料制成的 3D 結構可以實現 30 納米的最小特征尺寸,這使得許多功能性納米器件的設計和制造成為可能,可用于光子學、醫療、汽車甚至航空航天領域 [2]。
系統能力
系統提供了一個直觀和全面的用戶界面,來實時監控和控制打印過程。從定制設計的 CAD 文件轉換成DMD 圖案后,SCA控制 FP 加載DMD 圖案,來制造特定設計的 2D 或 3D 結構。SCA 還允許用戶控制和直接連接 FP 中的子系統,包括 DMD、XYZ 載物臺和激光系統。
2.1、 使用水凝膠基底的多材料納米加工
- 動力學控制的材料組裝 + 收縮以超越衍射極限
- 分辨率:達到 30 nm
- 材料:超過20種,包括金屬、合金、氧化物、鹽、半導體、聚合物、晶體、染料、生物材料、墨水等

*通過水凝膠平臺說明整個制造過程的示意圖。比例尺:光學圖像為 10 μm(頂部);SEM 圖像為 1 μm(底部)
2.2、雙光子聚合(同時具有高通量和高分辨率)
- 分辨率:橫向 140 nm,軸向 175 nm
- 吞吐量:100 – 1000 立方毫米/小時
- 批量打印成本:1.5 美元/立方毫米

系統介紹





