华中科技大学武汉光电国家实验室熊伟教授课题组提出了一种开创性的高速多光子聚合光刻技术，其3D打印速率创历史新高，达到7.6×107体素s−1，这比早期的扫描多光子光刻(MPL)高出近一个数量级。

该技术发表在《国际极限制造杂志》(IJEM)上，基于声光扫描空间切换(AOSS)，不仅可以打印精度达到212纳米的复杂3D微纳结构，而且实现了前所未有的3D打印打印速率为7.6×107体素/秒。这就像一位艺术家在短短五分钟内画出一幅自画像，每一个复杂的细节，乃至每一缕头发，都栩栩如生。

“加工速度和加工精度是评价微纳三维打印技术的重要性能参数，该技术在这两方面都具有优异的表现。”熊伟教授说。“这项研究为未来实现大规模纳米3D打印提供了可行的技术路线。”

精密复杂的三维微纳结构的精密制造是众多前沿学科的基础。鉴于其固有的真正三维数字制造能力和超越衍射极限的纳米级处理分辨率，双光子光刻(TPL)一直是该领域研究的焦点。

目前已在三维超材料、微光学、微电子元件、生物医学工程等前沿领域得到广泛应用。

然而，尽管TPL具有高纳米级分辨率能力，但有限的处理速度始终限制了其潜力。例如，一枚简单硬币的印刷通常需要花费数十个小时，这对于工业生产应用来说显然是不够的。

然后焦开始了一系列的实验研究，最终发现声光偏转器(AOD)是提高打印速度的过程的核心。

传统的基于扫描的TPL采用振镜等机械扫描方法，但其扫描速度受到惯性的限制。相比之下，声光偏转器(AOD)可以实现无惯性声光扫描，从而导致速度的显着进步。

“行驶中的汽车的运动通常包括制动、转向和随后的加速等连续动作，由于惯性的影响，这些动作本身会消耗大量的时间，”第一个研究人员焦滨章(22岁博士)说。论文作者。

具有惯性的检流计就像汽车一样，加速和减速过程非常耗时。另一方面，AOD不受惯性约束，因为它依靠声波进行扫描。与传统的机械镜面扫描相比，这种方法使激光扫描速度提高了5至20倍。

焦教授成功开发了AOD非线性信号调制技术，保证高速声光扫描时光斑尺寸接近衍射极限。同时，衍射光学元件(DOE)的集成实现了多焦点并行声光扫描，进一步提高了处理吞吐量。多焦点的空间区域由空间光开关独立控制，从而能够制造非周期性结构。

他们展示了八焦点多光子光刻(MPL)系统，实现了212nm的体素尺寸和7.6×107体素/秒的体素打印速率。

“可以分别打印多个焦点，就好像一个人有八只手一样，”焦说。这种体素打印速度比过去报道的最快机械扫描MPL方法快8.4倍，比报道的最快衍射扫描MPL方法快38倍。与商业化的MPL方法相比，该技术的打印速度可提高高达490倍。

尽管从实验室到工厂还有很长的路要走，但团队对AOSS的未来表示乐观。“为了增加声光扫描范围，未来可以增加声光扫描的扫描角度。相应地，更高的声光扫描速度和增加的焦点数量可以继续提高AOSS的吞吐量，”熊伟教授说。

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