Baru-baru ini, tim peneliti dariUniversitas Tohokudi Jepang telah berhasil menggunakan sinar laser terpolarisasi radial yang disesuaikan untuk fokus pada bagian dalam material guna menghasilkan titik cahaya kecil, yang pada gilirannya secara signifikan meningkatkan resolusi pemrosesan material laser.
Pendekatan inovatif ini, yang dirinci dalam jurnal Optics Letters, merevolusi teknologi pemrosesan laser.
Teknologi pemrosesan laser memainkan peran penting dalam sejumlah industri, termasuk otomotif, semikonduktor, dan farmasi, terutama dalam permesinan presisi seperti pengeboran dan pemotongan. Meskipun sumber laser pulsa ultrashort telah mampu mencapai pemrosesan yang presisi pada skala mikron hingga puluhan mikron, industri modern dan penelitian ilmiah telah melihat meningkatnya permintaan untuk pemrosesan skala kecil, dengan akurasi di bawah 100 nanometer menjadi kendala yang tidak dapat diatasi bagi teknologi saat ini.
Para peneliti di Universitas Tohoku berfokus pada sinar laser terpolarisasi radial, sinar vektor khusus yang menghasilkan medan listrik memanjang pada titik fokus, sehingga menghasilkan titik yang lebih kecil dibandingkan sinar konvensional. Meskipun sifat ini menunjukkan potensi pemrosesan yang besar, fotorefraksi pada antarmuka udara-material menyebabkan titik di dalam material melemah, sehingga membatasi penerapannya.
Untuk mengatasi tantangan ini, tim peneliti secara kreatif menggunakan teknik objektif perendaman minyak, yang biasa digunakan dalam biomikroskopi. Dengan menerapkan tujuan perendaman minyak pada asubstrat kaca yang diproses dengan laser, cahaya tidak membelok saat melewati minyak dan kaca yang direndam karena minyak dan kaca memiliki indeks bias yang serupa, sehingga memastikan stabilitas dan presisi titik.
Para peneliti menyelidiki lebih jauh perilaku sinar terpolarisasi radial dan menemukan bahwa bidang longitudinal sangat ditingkatkan ketika sinar difokuskan dan dikombinasikan dengan tampilan melingkar. Efek peningkatan ini berasal dari refleksi total sudut konvergensi yang tinggi pada antarmuka kaca-udara. Dengan menggunakan sinar terpolarisasi radial annular ini, tim berhasil menciptakan titik fokus kecil.
Mereka kemudian menerapkan teknik tersebut pada pemrosesan permukaan kaca dengan sinar laser berdenyut ultrapendek. Pulsa yang dikonversi ditembakkan satu kali ke bagian belakang substrat kaca untuk membuat lubang berdiameter 67-nanometer pada material, berukuran sekitar 1/16 panjang gelombang sinar laser, sehingga meningkatkan akurasi pemrosesan secara signifikan.
Terobosan ini tidak hanya meningkatkan presisi pemrosesan material langsung menggunakan medan listrik longitudinal yang ditingkatkan, namun juga memberi kita cara sederhana untuk mewujudkan skala pemrosesan kurang dari 100 nanometer,” kata Yuichi Kozawa, seorang profesor di Institut Multidisiplin Universitas Tohoku Research in Advanced Materials (IMRAM), dan salah satu penulis makalah ini. Hal ini akan membuka kemungkinan baru untuk fabrikasi nano laser di berbagai bidang industri dan ilmiah."
