Recientemente, un equipo de investigadores deUniversidad de Tohokuen Japón ha utilizado con éxito un rayo láser polarizado radialmente personalizado para enfocarse en el interior de un material y producir pequeños puntos de luz, lo que a su vez mejora significativamente la resolución del procesamiento de materiales con láser.
Este enfoque innovador, detallado en la revista Optics Letters, revoluciona la tecnología de procesamiento láser.
La tecnología de procesamiento láser desempeña un papel vital en varias industrias, incluidas la automotriz, la de semiconductores y la farmacéutica, especialmente en el mecanizado de precisión, como la perforación y el corte. Aunque las fuentes de láser pulsado ultracorto han podido lograr un procesamiento preciso en la escala de micras a decenas de micras, la industria moderna y la investigación científica han visto una demanda creciente de procesamiento a menor escala, con una precisión inferior a 100 nanómetros convirtiéndose en un obstáculo insuperable para la tecnología actual.
Los investigadores de la Universidad de Tohoku se centraron en rayos láser polarizados radialmente, haces vectoriales especiales que generan campos eléctricos longitudinales en el punto focal, lo que da como resultado un punto más pequeño que los rayos convencionales. Aunque esta propiedad muestra un gran potencial de procesamiento, la fotorrefracción en la interfaz aire-material hace que la mancha se debilite dentro del material, lo que limita su aplicación.
Para superar este desafío, el equipo de investigación empleó de forma creativa la técnica del objetivo de inmersión en aceite, que se utiliza comúnmente en biomicroscopía. Aplicando el objetivo de inmersión en aceite a unsustrato de vidrio procesado con láser, la luz no se desvía al pasar a través del aceite sumergido y el vidrio porque el aceite y el vidrio tienen índices de refracción similares, lo que garantiza estabilidad y precisión del punto.
Los investigadores profundizaron en el comportamiento de los haces polarizados radialmente y descubrieron que el campo longitudinal mejora considerablemente cuando el haz se enfoca y se combina con una pantalla circular. Este efecto de mejora se debe a la reflexión total del alto ángulo de convergencia en la interfaz vidrio-aire. Utilizando este haz anular polarizado radialmente, el equipo logró crear un pequeño punto focal.
Luego aplicaron la técnica al procesamiento de superficies de vidrio con un rayo láser pulsado ultracorto. El pulso convertido se dispara una vez en la parte posterior del sustrato de vidrio para crear un agujero de 67-nanómetros de diámetro en el material, un tamaño que es aproximadamente 1/16 de la longitud de onda del rayo láser, lo que mejora significativamente la precisión del procesamiento.
Este avance no sólo mejora la precisión del procesamiento directo de materiales utilizando un campo eléctrico longitudinal mejorado, sino que también nos proporciona una forma sencilla de realizar escalas de procesamiento de menos de 100 nanómetros", afirmó Yuichi Kozawa, profesor asociado del Instituto de Estudios Multidisciplinarios de la Universidad de Tohoku. Investigación en Materiales Avanzados (IMRAM) y coautor del artículo. Esto abrirá nuevas posibilidades para la nanofabricación láser en diversos campos industriales y científicos".
