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雙光子微納3D打印基本內(nèi)容原理介紹
雙光子3D打印，其實專業(yè)名稱應(yīng)該是雙光子激光直寫技術(shù)。為了理解這項技術(shù)，首先要知道什么叫做“雙光子吸收效應(yīng)”。物質(zhì)對光的吸收作用我們非常熟悉，以此為基礎(chǔ)的造物技術(shù)也很常見，比如用紫外光照射一些光敏聚合物質(zhì)，被光照射到的地方就會固化，成為固態(tài)的物體。如果您曾經(jīng)利用光敏填充膠補過牙齒，就會有更直觀的感受了。
中學(xué)物理中我們曾經(jīng)學(xué)到過，絕大多數(shù)物質(zhì)對光的吸收都是將一個光子作為基礎(chǔ)單位進(jìn)行的吸收的，一次只能吸收一個光子。但是實際上，極少數(shù)情況下，由于物質(zhì)中存在特殊的能級躍遷模式，也會出現(xiàn)同時吸收兩個光子的情況，這就是“雙光子吸收效應(yīng)”。但雙光子吸收的條件非?？量蹋筇囟ǖ奈镔|(zhì)和*的能量密度。
通常情況下，物質(zhì)與光的相互作用是一種線性作用。常見的物體，如一塊玻璃或一杯水，對特定波長的光透過率是一定的，吸收率也是一定的，這個比例并不會隨著光強度變化而變化，因此這種作用是線性的。但是雙光子吸收卻是一種三階非線性效應(yīng)，即隨著光能量密度的增加，該效應(yīng)會隨之加強。
這種非線性的雙光子吸收效應(yīng)使得微納尺度的3D打印成為可能。既然只有當(dāng)光強達(dá)到一定值，才會出現(xiàn)明顯的雙光子吸收效應(yīng)，那么若是將激光聚焦，則可以將反應(yīng)區(qū)域局域在焦點附近極小的位置。通過納米級精密移動臺，使得該焦點在光敏物質(zhì)內(nèi)移動，焦點經(jīng)過的位置，光敏物質(zhì)變性、固化，因此可以打印任意形狀的3D物體。