日本產業技術綜合研究所(AIST)與東京農工大學成功開發出一項可精確對玻璃表面進行微細加工的技術。此項技術可在玻璃表面形成奈米級的週期性結構,進而控制光的動作,可望應用於不易反射的顯示器等領域。近年來,利用飛秒雷射脈衝(FSL)進行微細加工的研究日益活躍,但加工過程中容易產生缺陷。AIST透過反饋控制FSL的強度,成功將缺陷率從64%降至2%。
當在玻璃表面形成與光波長相近之奈米級週期性結構後,可調控光的反射、吸收及透過程度。憑藉此特性,將可實現低反射顯示器或僅透過可見光、阻擋紫外線的窗玻璃等應用。
目前漸受關注的玻璃加工方法之一即為飛秒雷射,由於其脈衝持續時間極短,僅須多次照射就可在玻璃表面形成奈米週期結構。但根據雷射照射條件或玻璃本身的狀態,仍可能產生裂痕等缺陷。AIST研究團隊基於以往的技術與經驗,認為透過控制FSL的強度可抑制缺陷產生。
研究團隊利用互補式金屬氧化物半導體(CMOS)相機拍攝加工中的玻璃表面,並與未加工表面的影像進行比較,推算出雷射的最佳強度,並確定了玻璃在反射率與透過率達到最佳平衡時所需的FSL強度。結果顯示,可在玻璃表面均勻形成線狀的奈米週期結構,且缺陷率大幅降低至既有技術的30分之1。
此次的研究成果不僅適用於包含多成分玻璃在內的各類玻璃材料,亦適用於藍寶石等硬質透明材料。因此,新技術可望成為一項無需多重製程與藥劑,即可在各種硬脆透明材料上實現高品質表面奈米結構的技術。