玻璃材料因其獨(dú)特的性能在光學(xué)和光電子器件的應(yīng)用領(lǐng)域中扮演著不可或缺的角色。近日，南方科技大學(xué)徐少林教授團(tuán)隊(duì)在玻璃微結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域取得了一項(xiàng)重大突破，成功開發(fā)出一種新型三維多焦點(diǎn)激光直寫技術(shù)，為玻璃表面三維微結(jié)構(gòu)的制造帶來了更高的自由度和效率，這一成果有望在光學(xué)和光電子器件制造中發(fā)揮重要作用。

    一、玻璃材料制造面臨的挑戰(zhàn)
    玻璃材料因其低成本以及優(yōu)異的機(jī)械和光學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于各類光學(xué)和光電子器件制造。然而，玻璃的硬脆性和低導(dǎo)熱性給大面積多樣化玻璃微槽結(jié)構(gòu)的制造帶來了極大挑戰(zhàn)，尤其是實(shí)現(xiàn)微槽截面形狀的高度可控制造。傳統(tǒng)的制造方法難以滿足高精度、高效率的加工需求，這成為了制約玻璃微結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域發(fā)展的瓶頸。

    二、新型三維多焦點(diǎn)激光直寫技術(shù)的誕生
    南方科技大學(xué)機(jī)械與能源工程系徐少林教授團(tuán)隊(duì)針對這一難題，開發(fā)出了一種新型三維多焦點(diǎn)激光直寫技術(shù)。該技術(shù)通過基于透鏡和光柵相位圖疊加的光束整形技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了三維空間的多焦點(diǎn)能量和位置的高度自由調(diào)控。具體來說，研究人員利用特定排布規(guī)律的多焦點(diǎn)并行直寫，在玻璃內(nèi)部形成改質(zhì)層，再結(jié)合化學(xué)蝕刻剝離輪廓外材料，從而制造出輪廓高度可調(diào)的玻璃微結(jié)構(gòu)。通過算法修正，該技術(shù)克服了折射率引起的偏差和球面像差，確保了多焦點(diǎn)位置的精確性。

    三、技術(shù)優(yōu)勢與創(chuàng)新點(diǎn)
    這一新型技術(shù)具有多項(xiàng)優(yōu)勢和創(chuàng)新點(diǎn)。首先，它通過隨機(jī)化激光焦點(diǎn)的坐標(biāo)，消除了等距激光焦點(diǎn)排列造成的能量不均勻性，更好地匹配了目標(biāo)輪廓。其次，將具有適當(dāng)點(diǎn)間距的均勻激光焦點(diǎn)陣列在玻璃內(nèi)部燒蝕改性，形成連通的裂紋，實(shí)現(xiàn)了沿著修飾輪廓的高效蝕刻，制造出表面微結(jié)構(gòu)。此外，化學(xué)刻蝕作用進(jìn)一步獲得了更加平滑的表面。這些創(chuàng)新使得該技術(shù)在制造玻璃微結(jié)構(gòu)時，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的精度和更好的表面質(zhì)量。

    四、實(shí)驗(yàn)成果與應(yīng)用前景
    研究人員通過該技術(shù)制造出了多種槽狀陣列，其輪廓包括梯形、半圓形和三角形，表面粗糙度約為1.3μm，深寬比高達(dá)3:1，深度可達(dá)300μm。這些成果展示了該技術(shù)在制造復(fù)雜截面形狀玻璃微結(jié)構(gòu)方面的強(qiáng)大能力。此外，該技術(shù)還成功應(yīng)用于光模塊中光纖封裝用玻璃支架的制造，證明了其在實(shí)際應(yīng)用中的可行性和潛力。

    五、團(tuán)隊(duì)實(shí)力與研究方向
    徐少林教授團(tuán)隊(duì)自2017年成立以來，一直致力于超快激光微納制造領(lǐng)域的研究，涵蓋了光束時空整形技術(shù)、光與材料相互作用機(jī)理、激光加工超表面、激光誘導(dǎo)納米光柵、激光引導(dǎo)化學(xué)刻蝕等多個方向。團(tuán)隊(duì)包括博士后、科研助理、在讀博士和碩士研究生等20余人，已發(fā)表論文40余篇，涵蓋了《NatureCommunications》《Optica》《Laser&PhotonicsReviews》等知名期刊。團(tuán)隊(duì)的研究課題與大灣區(qū)高科技企業(yè)的需求密切聯(lián)系，獲得了工業(yè)界合作伙伴的大力支持。

    南方科技大學(xué)徐少林教授團(tuán)隊(duì)的這一研究成果，不僅在學(xué)術(shù)上具有重要意義，更為玻璃微結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域帶來了新的希望。隨著這項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，相信它將在光學(xué)和光電子器件制造中發(fā)揮越來越重要的作用，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入新的活力。未來，我們期待看到更多基于這一技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，為人類的科技進(jìn)步做出更大的貢獻(xiàn)。