Pemrosesan dengan laser, seperti memotong atau mengukir, sangatlah penting dalam berbagai industri seperti otomotif, elektronik, dan kedokteran. Laser dengan pulsa sangat pendek memungkinkan kita untuk melakukan pemrosesan dengan sangat tepat, mulai dari skala mikron hingga puluhan mikron. Namun, untuk mencapai skala yang lebih kecil, di bawah 100 nanometer, menjadi tantangan yang sulit dengan metode yang sudah ada.
Mengarahkan sinar laser yang telah diatur khusus melalui kaca transparan bisa menciptakan titik kecil di dalam material. Para peneliti di Tohoku University telah menemukan cara untuk menggunakan titik kecil ini untuk meningkatkan cara kita memproses material dengan laser, sehingga meningkatkan ketajaman prosesnya. Temuan tim peneliti telah dipublikasikan pada jurnal Optics Letters pada 1 Maret 2024.
Para peneliti berfokus pada sinar laser yang memiliki polarisasi radial, yang juga dikenal sebagai sinar vektor. Sinar ini menghasilkan medan listrik yang lebih kuat di titik fokusnya, sehingga menciptakan titik yang lebih kecil daripada sinar laser biasa.
Meskipun proses ini menjanjikan untuk pemrosesan laser, satu kelemahannya adalah bahwa efeknya melemah ketika masuk ke dalam material, karena pembiasan cahaya di antarmuka udara dan material, yang membatasi penggunaannya.
Pembuatan kawah abrasi dengan ukuran yang sesuai dengan ~1/16 panjang gelombang melalui iradiasi laser satu tembakan pada permukaan belakang kaca dengan sinar polarisasi radial berbentuk cincin. ©Y. Kozawa dkk.
Untuk mengatasi hal ini, para peneliti menggunakan lensa objektif dengan minyak pelumas, yang sering digunakan dalam mikroskop biologi. Hal ini membantu sinar laser tetap kuat saat melewati kaca, karena minyak dan kaca memiliki indeks cahaya yang hampir sama.
Dengan menggunakan teknik ini, para peneliti berhasil menciptakan titik fokus yang sangat kecil di dalam material. Tim mengaplikasikan metode ini untuk memproses permukaan kaca dengan sinar laser pulsa ultra-pendek. Satu tembakan dari pulsa yang diubah pada permukaan belakang substrat kaca menciptakan lubang dengan diameter 67 nanometer, sekitar 1/16 dari panjang gelombang sinar laser.
Pencapaian ini membuka pintu untuk pemrosesan material secara langsung dengan ketepatan yang lebih tinggi menggunakan medan listrik yang ditingkatkan. Ini memberikan cara yang lebih mudah untuk mencapai skala pemrosesan di bawah 100 nm dan membuka peluang baru untuk pemrosesan nano dengan laser dalam berbagai industri dan penelitian ilmiah.
Referensi:
[1] https://www.tohoku.ac.jp/en/press/tiny_spot_leads_to_large_advancement_in_nanoprocessing.html diakses pada 30 Maret 2024
[2] Yukine Tsuru, Yuichi Kozawa, Yuuki Uesugi, Shunichi Sato. Laser nanoprocessing via an enhanced longitudinal electric field of a radially polarized beam. Optics Letters, 2024; 49 (6): 1405 DOI: 10.1364/OL.517382
