Наиболее распространенный материал раньше делал лабораторию на чипе, устройства сегодня – силикон poly-dimethylsiloxane (PDMS) из-за его оптических, механических и химических свойств, его низкой стоимости и непринужденности, в которой это может быть структурировано в микромасштабе. Поскольку эти устройства распространены больше и все более и более сложный, есть потребность в менее дорогих способах включить все-PDMS оптические компоненты, такие как волноводы, чтобы направить свет на и в чипе.«Наш новый метод совместим с развитием платформ лаборатории на чипе, где объединено, оптические волноводы могут быть большим инструментом для основанной на свете диагностики или контролирующих заявлений», сказал Мэтью Хотефеуилл из Национального автономного университета Мексики Universidad, соавтор бумаги.
В журнале Optical Materials Express, от Оптического Общества (OSA), исследователи описывают свой простой и недорогой метод для того, чтобы сделать волноводы PDMS, которые могут быть легко интегрированы в лабораторию на устройстве чипа, сделанном из того же самого материала. Они используют свой новый подход, чтобы изготовить разделитель луча PDMS, который разделяет лазерную продукцию на два луча.
«В меру нашего знания это – первый раз, когда гравюра лазера малой мощности привыкла к полимерам микроструктуры для оптической фальсификации волновода», сказал Хотефеуилл. «Это исследование показывает, что очень недорогая лазерная платформа, на основе единицы CD/DVD в нашем случае, может конкурировать с мощными лазерами для таких заявлений».Исследователи говорят, что их новый метод фальсификации мог быть полезен для других заявлений, включая тех, которые требуют микроструктурирования точности, и что это может использоваться, чтобы запечатлеть другие материалы полимера в дополнение к PDMS.Гравюра малой мощности прозрачного материалаЧтобы сделать волноводы PDMS, исследователи начали, создав форму.
Они использовали сильно сосредоточенный лазерный луч горелки CD/DVD, они должны были под рукой запечатлеть ясный лист акриловой краски. Поскольку источники лазера малой мощности как те в горелках CD/DVD, как правило, не поглощаются прозрачными материалами, исследователи покрыли акриловую краску очень впитывающим наноуглеродом. Этот созданные точные области сильной жары, которая могла использоваться, чтобы запечатлеть материал с резолюцией микромасштаба.
Исследователи затем создали PDMS с двумя различными индексами преломления, тщательно изменив смешивание и лечение условий материала. Они заполнили запечатленную микроформу PDMS одного показателя преломления, вылечили материал, затем поместили слой PDMS с различным показателем преломления на вершине. После другого шага лечения исследователи удалили PDMS из формы, щелкнули им и добавили другой слой PDMS, чтобы создать волновод, полностью включенный в две плиты PDMS.Проверить воспроизводимость смешивания и лечения рецепта раньше управляло оптическими свойствами PDMS, исследователи измеряли показатель преломления своих изготовленных слоев PDMS несколько раз.
Они также показали, что оптические потери волноводов, сделанных с этой техникой, соответствовали тем, о которых сообщают для более сложных методов фальсификации.«В дополнение к тому, чтобы быть недорогим, наша техника достигает быстрого прототипирования волноводов, которые могут позволить объединить основанные на свете возможности, такие как интерференционные устройства в лабораторию на чипе устройства», сказал Хотефеуилл. «Также возможно изготовить длинные волноводы с нашим методом, который может быть большим преимуществом в устройствах лаборатории на чипе».Создание PDMS излучить разделительИспользуя новый подход, исследователи изготовили 8 миллиметров длиной, Y-образный разделитель луча.
В дополнение к демонстрации, что разделитель луча разделил лазерный луч на две руки продукции, исследователи также показали, что свет мог быть переключен между каждой рукой, меняя положение и углом оптоволокна, предоставляющего свет.Исследователи теперь работают, чтобы продемонстрировать, что их метод может использоваться, чтобы изготовить более сложные интегрированные оптические устройства, такие как интерферометр, который мог служить все-PDMS платформой для ощущения заявлений.
Успех команды с этим подходом вдыхает новую жизнь в более старую технологию, показывая, что высокая точность не всегда требует дорогого, ультрасовременного оборудования. «Наше исследование показывает, что коротко пульсировавшие лазеры не строго необходимы, чтобы запечатлеть прозрачные полимеры и пластмассы с резолюцией масштаба микрона», сказал Хотефеуилл. «Использование переработанной единицы CD/DVD дальнейшие шоу, что Вы могли бы быть в состоянии протянуть использование оборудования, которое могло начинать выглядеть устаревшим».