供稿人:池金春 发布日期：2017-05-17
随着飞秒激光器的普及化，双光子吸收技术从最初的微观显示技术转向微纳3D打印。当连续两个光子在10的负15次方秒时间间隔内被一个原子吸收并激活交联固化反应时，可以实现纳米尺度的光固化。该原理被应用于三维零件立体打印成形，就是所谓的双光子3D打印。双光子3D打印因为有极高的空间分辨率，在组织工程和原位修复，生物支架，微纳光镜制造，光子晶体，数据存储技术，微纳器件制造等领域引发众多的研究和应用。本文将介绍双光子3D打印的分辨率、成形尺度和复杂光镜打印三个方面的若干进展。
随着双光子3D打印技术的研究深化，其空间分辨率逐渐从最初的亚微米级发展到100纳米以下。美国佐治亚理工学院研究人员开发出新型520纳米可见光的双光子可吸收联苯发色团光引发剂，成功实现了65 ± 5 纳米结构特征的支架结构的立体打印。
双光子3D打印的应用受限因素之一是其可成形的宏观尺寸。在实际应用中，通常一方面要求能够定制在微米和纳米尺度层面定制微观组织结构；另一方面又要求有足够大的宏观尺度零件整体结构。而当前的双光子3D打印尺寸受限在微米级范围。最近德国汉诺威激光中心的研究人员将双光子3D打印的成形尺寸极大地拓展到毫米级范围，同时保证了该工艺具有亚微米级尺度的空间分辨率。研究人员开发出浸入式密封光镜结构，使光镜可整体浸入到成形树脂内并沿着成形方面逐层升高，以此方式使得可成形高度提高到7毫米，也极大地拓宽了双光子3D打印的应用领域。
此外，当前光镜系统的尺寸、形状、结构设计等都受限于目前的加工工艺，而光路传播过程畸变的修正，高性能光学特性的发展对光镜结构提出了越来越高的要求。为了解决这个问题，德国斯图加特大学研究人员使用双光子3D打印技术成功制作出复杂结构的微纳光镜，使得复杂光镜结构的加工工艺上升到一个新的台阶。这项灵活的光镜打印技术将有可能应用到众多光学微型仪器，如内窥镜、细胞生物学的光纤成像系统、新的照明系统、微型光纤镜头、集成的量子发射器和检测器、以及具有自主视觉的微型无人机和机器人等。
