Двухфотонная лазерная литография

Описание технологии

Двухфотонная лазерная литография (ДФЛЛ) — это метод аддитивного производства (лазерной 3D-печати), позволяющий изготавливать трехмерные микро- и наноразмерные структуры со сложной геометрией. В основе метода лежит нелинейный оптический эффект двухфотонного поглощения, инициирующий фотополимеризацию: изначально жидкий фоторезист отвердевает строго в области фокуса импульсного лазерного излучения. Последующее перемещение фокуса в объеме материала позволяет послойно формировать заданную структуру. Ключевые преимущества ДФЛЛ — высокое пространственное разрешение (до 100 нм), возможность создания сложных 3D-структур и функционализация структур путем допирования фоторезиста — делают ее мощным инструментом для создания устройств интегральной фотоники.

Фокус исследований в лаборатории

Основной вектор исследований в нашей лаборатории направлен на проектирование, численное моделирование и экспериментальное изготовление микрооптических устройств для современных оптических схем и фундаментальных исследований. Работы проводятся на литографической установке собственной сборки с оригинальным программным обеспечением. Такой подход обеспечивает полный контроль над процессом печати и предоставляет гибкость для модификации системы под нестандартные задачи, различные типы подложек и фоторезистов.

Ключевые достижения

К настоящему моменту в рамках данного направления получены следующие ключевые результаты:

1. Разработана методика и изготовлены активные микроструктуры на основе полимера, допированного лазерным красителем.
2. Реализован полный технологический цикл изготовления приподнятых над подложкой волноводов, включая устройства ввода-вывода излучения.
3. Проведена оптимизация устройств ввода-вывода излучения за счет использования поверхностей второго порядка, что позволило повысить эффективность связи.

Текущие задачи и перспективы

Текущие задачи направления включают в себя:

1. Разработку технологии печати на кремниевых подложках для прямой интеграции полимерных микроструктур с полупроводниковыми фотонными чипами.
2. Проектирование, изготовление и характеризацию сложных функциональных устройств на основе отработанных базовых элементов.
3. Поиск новых способов допирования фоторезиста для получения устройств с особыми свойствами.

Темы курсовых и дипломных работ

Студентам, заинтересованным в научной работе, предлагаются следующие задачи:

1. Проектирование и оптимизация элементов интегральной фотоники (волноводов, резонаторов, сплиттеров) для двухфотонной литографии с использованием метода FDTD (Finite-Difference Time-Domain).
2. Моделирование резонансных и модовых характеристик органических резонаторных структур различной геометрии.
3. Изготовление оптических волноводных и резонаторных структур методом ДФЛЛ и последующее исследование их оптических свойств.