skip to Main Content

Technologijos

Giluminė 3D lazerinio graviravimo technologija

FTMC buvo sukurta sparti giluminė 3D lazerinio graviravimo technologija. Technologija gali būti taikoma įvairioms medžiagoms apdirbti. Pasiruošimo stadijoje 3D objekto brėžinys yra susluoksniuojamas į atskirus sluoksnius, o vėliau vykdant medžiagos pašalinimą pasluoksniui yra išėsdinamas pageidaujamas 3D paviršius. Apdirbimo metu naudojami pikosekundiniai lazerio impulsai užtikrinantys aukštą apdirbimo kokybę bei spartą. Lyginant su nanosekundiniais lazeriais, dėl trumpos impulso sąveikos su apdirbama medžiaga yra pastebimai sumažinami terminiai procesai, šiluma nespėja išplisti į medžiagos tūrį, sumažėja lydymosi, oksidacijos reiškiniai, beveik nesiformuoja užvartos. Abliuojant vario padėklą pasiekiama 6 mm3/min medžiagos pašalinimo sparta.

 

Medžiagos: metalai, puslaidininkiai, keramika, stiklas, polimerai.

Apdirbimo skyra: 50 µm.

Apdirbimo sparta: 6 mm3/min (vario padėklas)

 

 

Daugiau informacijos:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0143816618309102

 

8x8_7_1
20180119_160251

THz optinių elementų gamybos, naudojant lazerinę abliaciją, technologija

Bendradarbiaujant su FTMC Terahercinės fotonikos laboratorija  sukurta THz optinių elementų gamybos, naudojant lazerinę abliaciją technologija. Ši technologija naudojama difrakcinių silicio ir metalo lęšių, (zoninių plokštelių), metalo rezonanso juostinių filtrų, metalo zoninių plokštelių su integruotu juostiniu filtru gamybai. Gaminami komponentai skirti dažnių sričiai nuo 0.1 iki 5 THz. Optinio elemento apertūros skersmuo nuo 10 iki 25 mm.

Daugiau informacijos:

https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-42-10-1875

http://ieeexplore.ieee.org/document/6415442/

THz

Lazerinė stiklo apdirbimo technologija

Stiklas yra svarbi inžinerinė medžiaga įvairiose srityse. Skaidrių medžiagų, tokių kaip plokščias stiklas apdirbimas yra sparčiai auganti rinka, kurią stimuliuoja nauji displėjų, optoelektronikos ir medicinos prietaisų technologijų pokyčiai. Tradiciniai stiklo apdorojimo būdai, tokie kaip frezavimas, raižymas, apdirbimas vandens srove, ultragarsinis apdirbimas, vis dar yra dažnai naudojami masinėje gamyboje. Šių metodų apdirbimo greitis ir kokybė dažnai nebeatitinka šiuolaikinių kokybės standartų, todėl reikia ieškoti naujų technologinių sprendimų. Mūsų laboratorijoje vystomi lazeriniai metodai, tokie kaip stiklo apdirbimas nuo apatinio paviršiaus, gali užtikrinti aukštą apdirbimo kokybę bei spartą, todėl gali būti panaudoti stiklo frezavimui, gręžimui, pjaustymui. Pjūvio pločiai panaudojant lazerinę technologiją gali būti gerokai sumažinti lyginant su tradicinėmis apdirbimo technologijomis, todėl išauga apdirbimo skyra iki 150 µm. Paprastai pjūvių sienelės yra statmenos, todėl įmanoma suformuoti aukšto gylio-pločio santykio darinius. Panaudojant lazerines technologijas paviršinis stiklo apskeldėjimas gali būti sumažintas iki 100 µm.

 

Medžiagos: langų stiklas (SLG), lydytas kvarcas, BK7 stiklas, borosilikatinis stiklas;

Kokybė: Paviršiaus apskeldėjimas <100 μm, sienelių šiurkštumas <2 μm;

Pjovimo sparta: 0.6 m/min (1 mm storio SLG), 0.12 m/min (5 mm storio SLG);

Skylių gręžimas Ø 0.2-1 mm: 1 s/skylei (1 mm storio SLG), 5 s/skylei (5 mm storio SLG);

Medžiagos pašalinimo sparta: iki 90 mm3/min.

sp1
sp2
sp3

Našus safyro padėklų raižymas

FTMC pirmą kartą teoriškai ir eksperimentiškai buvo pademonstruotas daugiafotonės sugerties sustiprėjimo efektas skaidriuose safyro padėkluose, naudojant dvigubo-impulso dviejų-bangos kombinuotą lazerio spinduliuotę. Naujai atrastas efektas leido išnaudoti lazerio energiją iki keturių kartų efektyviau, kad būtų sukeltos vidinės modifikacijos skaidriame safyre. Šis metodas atveria naujas galimybes GaN pagrįstų šviesos diodų gamintojams greitai ir tiksliai raižyti safyro padėklus. Daugiau informacijos apie išradimą galima rasti www.nature.com/articles/s41598-017-05548-x

Lazerio sukeltos vidinės modifikacijos safyre
Lazerio sukeltos vidinės modifikacijos safyre
Safyro lūžio plokštumos vaizdas.
Safyro lūžio plokštumos vaizdas.

Lazerinis stiklo raižymas Beselio pluoštu

Tradiciniai stiklo apdirbimo metodai susiduria su rimtais iššūkiais, tampa sunku atitikti aukštus proceso kokybės bei greičio reikalavimus. Pastaruoju metu dauguma lazerinių raižymo procesų skirti plonam chemiškai sustiprintam stiklui, tačiau yra poreikis apdirbti ir storus stiklus. Vienas iš efektyviausių stiklo pjaustymo būdų yra stiklo raižymo-laužimo metodas. Proceso metu stiklas lokaliai pažeidžiamas bei suformuojamas skilimo kontūras. Paveikus tokį stiklą mechanine jėga inicijuojamas kontroliuojamas trūkis palei pažeistas vietas. Vienas iš patraukliausių būdų formuoti pažaidas per visą stiklo storį yra panaudojant Beselio pluoštą. Šis pluoštas nedifraguoja pakankamai ilgame sklidimo nuotolyje, taip pat pasižymi rekonstrukcijos savybėmis. Mūsų vystoma stiklo raižymo technologija leidžia raižyti iki 5 mm storio stiklą panaudojant Beselio pluoštą. Tai itin efektyvus procesas leidžiantis pasiekti iki 240 mm/s raižymo greičius esant 1 mm storio stiklui. Taip pat mes galime kontroliuoti skersinių įtrūkių orientaciją. Tais suteikia galimybę formuoti pjūvio kontūrą taip, kad skersiniai trūkiai būtų orientuoti lygiagrečiai skylimo krypčiai. Tai leidžia efektyviau išnaudoti lazerio galią, optimizuoti kokybę bei greitį.

Stiklo pjūvio SEM nuotrauka. Skylimas inicijuotas palei lazeriu suformuotas pažaidas.
Stiklo pjūvio SEM nuotrauka. Skylimas inicijuotas palei lazeriu suformuotas pažaidas.
Skersinių įtrūkių orientacijos erdvėje kontrolė.
Skersinių įtrūkių orientacijos erdvėje kontrolė.

CIGS saulės modulių lazerinis apdirbimas

Per pastaruosius metus stebimas CIGS Saulės elementų technologijos šuolis, įgalinantis pasiekti vis didesnius Saulės šviesos vertimo į elektros srovę efektyvumus. Šie elementai dažniausia gaminami ant plonos poliamido plėvelės, yra lankstūs bei lengvi. Patraukli yra šių Saulės elementų gamybos technologija, leidžianti plonasluoksnes struktūras garinti ant lankstaus, didelio ploto, konvejeriu judančio padėklo. Siekiant išvengti Saulės elemento efektyvumo nuostolių dėl per didelės fotosrovės, didelio ploto elementas turi būti padalintas į mažesnes celes, sujungtas nuosekliai. Šios celės formuojamos skirtingais gamybos proceso etapais, suraižant užgarintus sluoksnius lazeriu ar mechaniškai, bei suformuojant vidinį sujungimą tarp apatinio bei viršutinio p-n sandūros kontaktų. FTMC vykdo tyrimus siekiant optimizuoti CIGS modulių lazerinio raižymo procesus.

a) CIGS modulio nuoseklaus vidinio jungimo schema. b) Lazerinių rėžių SEM nuotraukos. c) CIGS modulio efektyvumo priklausomybė nuo P3 lazerinio rėžio savitojo laidumo.
a) CIGS modulio nuoseklaus vidinio jungimo schema. b) Lazerinių rėžių SEM nuotraukos. c) CIGS modulio efektyvumo priklausomybė nuo P3 lazerinio rėžio savitojo laidumo.

Nano struktūrizavimas naudojant kombinuotą lazerinę spinduliuotę

Lazerio inicijuoti periodiniai paviršiniai nano dariniai per pastarąjį dešimtmetį susilaukė daug dėmesio moksle ir technologijose, bei taikymų įvairiose srityse: paviršiaus drėkinimas; šviesos pagava; trinties mažinimas; spalviniai paviršiai.

FTMC sukūrė lankstų nano-paviršiaus struktūrizavimo metodą, naudojant kombinuotą lazerinę spinduliuotę. Periodiniai nano dariniai su kontroliuojamu periodu nuo 200 nm iki 600 nm buvo sėkmingai tekstūruoti ant nerūdijančio plieno paviršiaus. Daugiau informacijos pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/ra/c5ra14210e#!divAbstract

Dvigubo impulso dviejų bangos ilgių kombinuotos lazerinės spinduliuotės schema.
Dvigubo impulso dviejų bangos ilgių kombinuotos lazerinės spinduliuotės schema.
Nano-dariniai suformuoti ant nerūdijančio plieno
Nano-dariniai suformuoti ant nerūdijančio plieno

Aukso nanodalelėmis padengto paviršiaus struktūrizavimas naudojant Beselio tipo pluoštus

Pademonstruotas aukso nanodalelių paviršių struktūrizavimas naudojant Besselio tipo pluoštus. Eksperimentiniai rezultatai rodo, kad pagaminti mikrožiediniai dariniai sudaryti iš aukso nanodalelių, turi paviršinį plazmonų rezonansą 520-540 nm spektro diapazone. Šiuo atveju, paviršinį plazmonų rezonansą galima keisti, keičiant lazerio apdirbimo parametrus. Pademonstruotas būdas lengvai ir greitai pagaminti mikrožiedinius darinius sudarytus iš aukso nanodalelių, kurių plazmonines savybes galima lengvai kontroliuoti.

Skenuojančio elektroninio mikroskopo nuotraukos, kuriose pavaizduoti mikrožiediniai dariniai sudaryti iš aukso nanodalelių ir suformuoti naudojant skirtingas lazerinių impulsų energijas: a) 140 µJ; b) 350 µJ; c) 490 µJ. Lazerinių impulsų skaičius - 5000; pasikartojimo dažnis – 1 kHz; impulso trukmė ~ 300 ps; d) Suformuotų mikrožiedinių darinių pralaidumo spektrai.
Skenuojančio elektroninio mikroskopo nuotraukos, kuriose pavaizduoti mikrožiediniai dariniai sudaryti iš aukso nanodalelių ir suformuoti naudojant skirtingas lazerinių impulsų energijas: a) 140 µJ; b) 350 µJ; c) 490 µJ. Lazerinių impulsų skaičius - 5000; pasikartojimo dažnis – 1 kHz; impulso trukmė ~ 300 ps; d) Suformuotų mikrožiedinių darinių pralaidumo spektrai.

Vario nusodinimo kokybės vertinimo metodas

FTMC sukūrė naują variavimo kokybės įvertinimo metodą pagrįstą spalvų skirtumo matavimais. Lazerio inicijuotas selektyvus aktyvavimas buvo atliktas polimero paviršiui ir chemiškai padengtas variu. Darbe buvo pademonstruota, kad bandinio spalvų skirtumas po ir prieš vario nusodinimą laipsniškai mažėja didėjant varžai. Naujas kolorimetrinis metodas yra paprastas metalo dangos kokybės įvertinimo įrankis. Daugiau informacijos rasite www.nature.com/articles/srep22963

Polimero paviršius po cheminio variavimo esant skirtingai kokybei (kairėje). Išmatuotas spalvų skirtumas, kuris proporcingas variavimo kokybei (dešinėje).
Polimero paviršius po cheminio variavimo esant skirtingai kokybei (kairėje). Išmatuotas spalvų skirtumas, kuris proporcingas variavimo kokybei (dešinėje).