新しい技術は、赤外分光法、センシングなどのための複雑な3D光学系を作成できます–ScienceDaily

スイスのEcolePolytechniqueFédéraledeLausanne（EPFL）の研究チームリーダーであるYves Bellouardは、次のように述べています。 「しかし、赤外線ガラスは製造が難しく、壊れやすく、湿気があると劣化しやすくなります。」

OpticaPublishingGroupジャーナル Optics Express、研究者は、耐久性のあるシリカマトリックス内に壊れやすいIRガラスを埋め込むために使用できる新しい技術について説明しています。 このプロセスを使用して、ミクロン以下の特徴を備えた、実質的に相互接続された3D形状を作成できます。 さまざまなガラスで動作し、ガラスの微妙な組み合わせで3D光学系の特性を微調整する新しい方法を提供します。

「私たちの技術は、IRガラスの製造性が悪いために以前は不可能だった赤外線光回路や任意の形状のIRマイクロ光学部品の製造に使用できるため、まったく新しい範囲の新しい光学デバイスへの扉を開くことができます」とエンリコ氏は述べています。論文の筆頭著者であるカサメンティ。 「これらの光学系は、たとえば、分光法やセンシングアプリケーションに使用したり、スマートフォンに統合するのに十分小さいIRカメラを作成したりするために使用できます。」

材料のマージ

新しい製造プロセスは、Bellouardの研究チームが同じくEPFLのAndreas Mortensenのチームと協力して、絶縁性の3Dシリカ基板内に高導電性金属を形成する方法を開発した以前の作業から生まれました。

「私たちのチームは、任意の形状の3D光回路に広帯域光閉じ込めを実現する革新的な方法を模索し始めました」とBellouard氏は述べています。 「そのとき、2種類のガラスを組み合わせた構造を製造するために使用できるように、金属を使用して最初に示したプロセスを変更する可能性を検討することにしました。」

新しいアプローチでは、研究者は、フェムト秒レーザー支援化学エッチングを使用して、溶融シリカガラス基板内に任意の形状の3Dキャビティを作成することから始めます。 これは、フェムト秒レーザーのパルスビーム（幅約1マイクロメートルのスポットに焦点を合わせることができる）を使用して、フッ化水素酸などの化学物質で露出領域を除去できるようにガラス構造を変更します。

これが行われたら、複合構造を作成するために小さな空洞を別の材料で満たす必要があります。 研究者らは、圧力支援鋳造の小型化バージョンを使用してこれを達成しました。この場合、2番目の材料を溶融して加圧し、彫刻されたシリカキャビティのネットワーク内で流動および固化できるようにします。 第２の材料は、金属、ガラス、または彫刻されたシリカ基板の融点よりも低く、シリカガラスと反応しない任意の材料であり得る。

複雑な光学系の作成

「私たちの製造方法は、IRガラスを保護するために使用でき、別のガラス基板に完全に統合されたマイクロスケールの赤外線光回路の新しい道を開きます」とBellouard氏は述べています。 「また、溶融シリカとカルコゲニドは高い屈折率のコントラストを提供するため、これらの材料を光ファイバーのように光を透過できるIR導波路に形成することができます。」

研究者らは、カルコゲニドIRガラスとシリカガラス基板を使用して、EPFLロゴを含むさまざまな複雑な形状を作成することにより、新しい方法を実証しました。 彼らはまた、ETHチューリッヒの同僚の助けを借りて、彼らが作成した構造のいくつかが、8ミクロンの量子カスケードレーザーから放出される中赤外光を導くために効果的に使用できることを示しました。 製造上の課題があるため、このスペクトル範囲で使用できる光学部品はほとんどありません。

彼らは、さまざまなガラスを組み合わせるという観点から新しいプロセスの機能を探求し続けており、分光法やその他のアプリケーションで複合部品をテストすることを計画しています。

ストーリーソース：

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