امروزه لیزرهای فمتوثانیه بـه‌دلیل خصوصـیات ویـژه ناشی از شدت بالا همراه با طول پالس بسیارکوتاه، بــرای میکروماشــین‌کاری و پــردازش دقیــق مــواد بــا کیفیت بالا، بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند.

میکروماشــین‌کاری بــا لیزرهــای فمتوثانیــه دارای کاربردهای گسترده‌‍‌ای در صنایع هواپیمایی (هـوافضا)، صنایع نظامی و دفـاعی، صـنایع پزشـکی و دارویی و . . . است. خصوصا ماشـین‌کاری مسـتقیم بدون نیاز به ماسـک و تجهیـزات مربوطـه گـران‌قیمت، با اسـتفاده از لیزرهـای فمتوثانیـه امکـان‌پـــذیر اســـت. همچنـــین ایـــن سیســـتم، امکـــان ماشین‌کاری مستقیم داخل حجـم مـاده شـفاف و مواد چندلایه را فراهم می‌سازد کـه توسـط هـیچ روش ماشــین‌کاری متــداول دیگــری امکــان‌پــذیر نیست. دقت ماشین‌کاری از مرتبـه یـک میکرون توسط ایـن روش ممکـن اسـت.

از میـان کاربردهــای میکروماشــین‌کاری توســط لیزرهــای فمتوثانیه مـی‌تـوان بـه سـوراخ‌کاری و برش‌کاری فوق‌دقیق فلزات، سوراخ‌کاری نـازل‌هـای تزریـق دیزلی، ماشین‌کاری حفره‌های خنک‌ساز پـره‌هـای تـــــوربین نیروگـــــاهی و هـــــواپیما، ســـــاخت ژیروسکوپ‌های مجتمـع نـوری بـا دقـت مورد نیاز برای کاربردهـای نـاوبری، ماشـین‌کاری مــواد منفجــره، بــرش و جداســازی چیــپ‌هــای ســیلیکونی، جوشــکاری میکرونــی مــواد اشاره کرد.

همچنین ســاخت دستگاه‌هـای میکرونـی بیوپزشـکی نظیـر سـاخت اســتنت‌هــای قلبــی پلیمــری، Lab on chips، بیوسنسورها و دستگاه‌های میکروفلوئیدیک برای انواع کاربردهـای پزشـکی و بیولـوژیکی، سـاخت میکروساختارها روی سطوح برای افـزایش جـذب مــواد ســلیکونی و افــزایش بــازده آشکارســازها و سلول‌های خورشیدی، ساختارسازی میکرونیروی سطح فلزات برای کاهش بازتـاب و تبـدیل آنهـا به مواد جاذب و نیـز افـزایش اصـطکاک سـطوح، ســــــوراخ‌کاری و میکروماشــــــین‌کاری انــــــواع میکروپمپ‌ها، میکروسنسورها و میکروراکتورهای شــیمیایی جهــت افــزایش بــازده و عملکردشــان، ساخت سـوزن‌های جراحـی، جراحـی ریـزسـلولی، جراحــــی چشــــم و . . .  نیز از دیگر کاربردهــای میکروماشــین‌کاری توســط لیزرهــای فمتوثانیه است.

بنــــابراین میکروماشــــین‌کاری بــــا اســــتفاده از لیزرهــــای فمتوثانیــه کاربردهــای گســترده‌ای را در صــنعت نشان داده است و مراکز بسیاری در دنیـا از ایـن تکنیک برای کاربردهای فوق اسـتفاده مـی‌کننـد. امروزه تکنیـک میکروماشـین‌کاری بـا اسـتفاده از لیزرهـــای فمتوثانیـــه جـــایگزین مناســـبی بـــرای تکنیک‌های رایـج بـر پایـه لیزرهـای‌ بـا پـالس‌هـای طویل شده‌اند چـراکـه تکنیـک‌هـای رایـج نظیـر لیتوگرافی نیاز به تجهیزات پیشـرفته بـرای تولیـد ماســـک، امکانـــات اتـــاق ﺗﻤیـــز و تجهیـــزات و دســتگاه‌های بســیار گــران‌قیمــت مربــوط بــه لیتوگرافی نظیر ترازکننده ماسک، سیستم زدایش پلاسـمایی و . . .  داشــته و مراحــل زیــادی بــرای میکروماشــین‌کاری دارنــد.

به‌عــلاوه تکنیــک‌هــای لیتـــوگرافی محـــدودیت‌هـــای بســـیاری بـــرای هندسه‌های سه‌بعدی و مـواد مختلـف دارنـد. در حالی‌که سیستم‌های میکروماشین‌کاری با لیزرهای فمتوثانیه بدون هیچ‌ محـدودیتی روی هندسـه و بدون نیاز به تولید ماسـک و تجهیـزات مربوطـه، به‌طــور مســتقیم و طــی فرآینــد یــک‌مرحلــــه‌ای مــــی‌تواننــــد بــــرای میکروماشین‌کاری با هندسه دلخواه مورد استفاده قرار بگیرند.

از مزیـت دیگـــر آنهـــا ایجـــاد ســـاختارهای سه‌بعدی داخل حجـم مـواد شـفاف است که امکان ساخت دستگاه‌های پیچیده‌تر و متنوع‌تر را می‌دهـد.

از آنجا که تغییرات ضریب شکست بـا اســـتفاده از لیزرهـــای فمتوثانیـــه می‌تواند در هر نقطه‌ای داخل مواد زیــر لایــه بــا عمــق مشــخص (۱۰۰ میکــرون تــا ۱ میلیمــتر) از ســطح انجام شـود، ایـن تکنیـک مـی‌توانـد ســـاختارهای کـــوپلر، مـــدولاتور و شکافنده سه‌بعدی با ابعاد موج‌بری کمـتر از۱۰ میکـرون را ایجـاد کنـد.

ایــن در حالی اســت کــه در روش‌هــای ساخت موج‌بری متداول، تنهـا امکـان ساخت کانال‌های سـطحی دوبعـدی توســط فرآینــدهای چنــدمرحلــه‌ای بســیار پیچیــده‌تــر و بــا کاربردهــای محــدودتر وجــود دارد.

بــا توجــه بــه اهمیت و کاربردهـای گسـترده بیـان‌شــده بــرای ایــن فناوری جدیــد، کســـب دانـــش فنـــی و ورود ایـــن فناوری بـــه صـــنعت کشـــور و بــومی‌ســازی فناوری ســاخت آن به‌دلیل هزینه‌های بالا و عـدم‌امکـان واردات آن بــه کشــور بـه‌دلیل مســائل تحریمی و . . . ضروری است.

*عضو هیات علمی پژوهشکده لیزر و پلاسما دانشگاه شهید بهشتی

منبع: isti.ir

#