生物醫學(xué)玻璃的激光微加工
在生物醫學(xué)應用領(lǐng)域，芯片實(shí)驗室可以實(shí)現快速診斷。制作芯片實(shí)驗室（Lab- on-a-chip）或微流控芯片（Microfluidic chip）的材料主要是玻璃，受限于芯片的微尺度特性，在制備過(guò)程中，對玻璃進(jìn)行激光微加工有著(zhù)很高的要求。
由于其脆性和透明性，玻璃中進(jìn)行微小的特征加工——玻璃微加工是相當困難的。如果使用常規工具手段，實(shí)際上是不可能的，但是超快激光器完全可以勝任這種加工。當脈沖持續時(shí)間低于幾十皮秒時(shí)，激光與材料的相互作用進(jìn)入冷燒蝕狀態(tài)，加工質(zhì)量和精度會(huì )變得很高。
常規的微制造方法，例如光刻，壓印和軟蝕刻，已經(jīng)用于制備微流體芯片。然而，當要實(shí)現具有多功能集成的復雜微流控芯片時(shí)，這些方法將面臨巨大挑戰，因為它們需要太多工藝步驟，并且成本很高。
▲由NKT Photonics的ORIGAMI XP飛秒激光制備的芯片實(shí)驗室樣品
大功率超快激光脈沖穿透玻璃。緊聚焦的飛秒激光脈沖可以經(jīng)濟高效地生產(chǎn)具有多功能的通用微流控芯片。超短脈沖寬度提供了令人難以置信的峰值功率，即使在透明材料中，也可以進(jìn)行表面和塊狀材料內部的改性以進(jìn)行劃線(xiàn)。
▲飛秒激光加工的芯片溝道特寫(xiě)
超快激光確保加工的高精度和高質(zhì)量。通過(guò)利用激光的高度空間選擇性，可以將相互作用區域精確地設置在材料的特定局部區域。這使得飛秒加工技術(shù)可以在透明材料中以微尺度對復雜的三維形狀進(jìn)行非常高分辨率的圖案化和雕刻。
▲深度小于10 μm的溝道特寫(xiě)
NKT超快激光器可以實(shí)現非常精細的深度和通道寬度控制
飛秒級超短脈沖寬度比材料中的電子-聲子耦合過(guò)程都短，因此超短的飛秒脈沖寬度，意味著(zhù)在飛秒時(shí)間尺度傳遞能量，這能很好的抑制熱影響區的形成和熱損害。這種“冷燒蝕”方式實(shí)現了高精度和高分辨率的微加工處理，并具有無(wú)與倫比的處理可靠性。緊密聚焦的光束可以在微尺度上非常高分辨率地對復雜形狀進(jìn)行微加工。
▲用ORIGAMI XP飛秒激光處理過(guò)的芯片實(shí)驗室樣品的特寫(xiě)
圖片展示為芯片中直徑約0.6 mm的圓形儲集層
