সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, 3D প্রিন্টিং প্রযুক্তি ক্রমবর্ধমানভাবে বিভিন্ন শিল্পে ব্যবহৃত হচ্ছে, বিশেষত নির্ভুল উত্পাদন এবং অপটিক্সে। জার্মানির স্টুটগার্ট বিশ্ববিদ্যালয়ের একদল গবেষক সম্প্রতি একটি গবেষণা করেছেনবড় অগ্রগতিযখন তারা প্রথমবারের মতো দেখাল যে 3D-প্রিন্টেড পলিমারের উপর ভিত্তি করে ক্ষুদ্রাকৃতির অপটিক্স লেজারের ভিতরে উত্পন্ন তাপ এবং শক্তি সহ্য করতে সক্ষম। এই আবিষ্কারটি সস্তা, কমপ্যাক্ট এবং স্থিতিশীল লেজার উত্সগুলির তৈরির পথ প্রশস্ত করে যা বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশন পরিস্থিতিতে, বিশেষত স্ব-ড্রাইভিং গাড়িগুলিতে ব্যবহৃত LIDAR সিস্টেমগুলিতে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
স্টুটগার্ট বিশ্ববিদ্যালয়ের ইনস্টিটিউট অফ ফিজিক্স IV-এর গবেষণা দলের প্রধান সাইমন অ্যাংস্টেনবার্গার বলেছেন: "3D প্রিন্টিং প্রযুক্তি ব্যবহার করে, আমরা লেজারের ভিতরে গ্লাস ফাইবারগুলিতে সরাসরি উচ্চ-মানের মাইক্রো-অপ্টিক্স তৈরি করেছি, উল্লেখযোগ্যভাবে এর আকার কমিয়েছি। এই প্রথমবার যে এই ধরনের 3D-প্রিন্টেড অপটিক্স একটি প্রকৃত লেজারে ব্যবহার করা হয়েছে, তাদের উচ্চ ক্ষতি সহনশীলতা থ্রেশহোল্ড এবং স্থিতিশীলতা সম্পূর্ণরূপে প্রদর্শন করে।"
অপটিক্স লেটার্স জার্নালে, দলটি বিস্তারিতভাবে বর্ণনা করে যে কীভাবে তারা 3D মাইক্রো-অপটিক্সকে সরাসরি অপটিক্যাল ফাইবারে প্রিন্ট করেছিল, এইভাবে একটি একক লেজার অসিলেটরে লেজার ক্রিস্টালের সাথে ফাইবারকে শক্তভাবে একত্রিত করে। হাইব্রিড লেজারটি 1063.4 এনএম-এ 20 মেগাওয়াটের বেশি আউটপুট পাওয়ার এবং 37 মেগাওয়াটের সর্বোচ্চ আউটপুট পাওয়ার সহ স্থিরভাবে কাজ করতে সক্ষম হয়েছিল।
নতুন লেজারটি ফাইবার লেজারের কমপ্যাক্টনেস, দৃঢ়তা এবং কম খরচের সুবিধাগুলিকে ক্রিস্টাল-ভিত্তিক সলিড-স্টেট লেজারগুলির সুবিধার সাথে একত্রিত করে, যার বিভিন্ন ক্ষমতা এবং রঙের মতো কর্মক্ষমতা বৈশিষ্ট্যের বিস্তৃত পরিসর রয়েছে। একটি 3D-প্রিন্টেড লেন্স ব্যবহার করে ফাইবার-কাপল্ড লেজারের নকশা চিত্র 1 এ দেখানো হয়েছে।
সাইমন অ্যাংস্টেনবার্গার নোট করেছেন, "এখন পর্যন্ত, 3D প্রিন্টেড অপটিক্স ব্যবহার করা হয়েছে প্রধানত কম-পাওয়ার পরিস্থিতিতে, যেমন এন্ডোস্কোপিতে। যাইহোক, আমরা ফটোলিথোগ্রাফি এবং লেজার চিহ্নিতকরণের মতো উচ্চ-ক্ষমতার অ্যাপ্লিকেশনের জন্য এই প্রযুক্তিগুলির সম্ভাব্যতা প্রদর্শন করি। অপটিক্যাল ফাইবারে সরাসরি মুদ্রিত এই 3D মাইক্রো-অপটিক্সগুলি একটি একক বিন্দুতে প্রচুর পরিমাণে আলোকে কেন্দ্রীভূত করতে পারে, যা ওষুধের প্রয়োগের ক্ষেত্রে অত্যন্ত মূল্যবান, যেমন ক্যান্সার কোষের সুনির্দিষ্ট ধ্বংস।"
সরাসরি অপটিক্যাল ফাইবারে মাইক্রোস্কেল লেন্স তৈরি করা
স্টুটগার্ট বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিদ্যা IV ইনস্টিটিউটের 3D-মুদ্রিত মাইক্রো-অপ্টিক্সের ক্ষেত্রে বিস্তৃত গবেষণার অভিজ্ঞতা রয়েছে, যেখানে সরাসরি অপটিক্যাল ফাইবারে মুদ্রণে বিশেষ দক্ষতা রয়েছে। তারা "টু-ফোটন পলিমারাইজেশন" নামে একটি 3D প্রিন্টিং পদ্ধতি ব্যবহার করে, যেখানে একটি ইনফ্রারেড লেজার একটি UV- সংবেদনশীল ফটোরেসিস্টে ফোকাস করা হয়।
লেজারের ফোকাল এলাকায়, দুটি ইনফ্রারেড ফোটন একই সময়ে শোষিত হয়, যা UV প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ায়। ফোকাল পয়েন্ট সরানোর মাধ্যমে, উচ্চ নির্ভুলতার সাথে একাধিক আকার তৈরি করা যেতে পারে। এই প্রযুক্তিটি শুধুমাত্র ক্ষুদ্রাকৃতির অপটিক্সের বানোয়াট নয় বরং নতুন ফাংশন যেমন ফ্রি-ফর্ম অপটিক্যাল উপাদান বা জটিল লেন্স সিস্টেম তৈরি করতে সক্ষম করে।
এই 3D মুদ্রিত উপাদানগুলি পলিমার দিয়ে তৈরি, এবং আমরা নিশ্চিত ছিলাম না যে তারা লেজারের গহ্বরে উত্পন্ন প্রচুর পরিমাণে তাপ এবং অপটিক্যাল শক্তি সহ্য করতে সক্ষম হবে কি না," সাইমন অ্যাংস্টেনবার্গার বলেছেন। তবে পরে দেখা গেছে যে কোনও ক্ষতি লক্ষ্য করা যায়নি। বেশ কয়েক ঘন্টা ধরে দীর্ঘ সময়ের জন্য লেজার চালানোর পরেও লেন্সগুলিতে, যা তাদের অত্যন্ত উচ্চ স্থিতিশীলতা প্রমাণ করে।"
এই সাম্প্রতিক গবেষণায়, গবেষকরা দুই-এর মাধ্যমে একই ব্যাসের অপটিক্যাল ফাইবারের শেষে 0.25 মিমি ব্যাস এবং 80 μm উচ্চতার লেন্স তৈরি করতে Nanoscribe দ্বারা নির্মিত একটি 3D প্রিন্টার ব্যবহার করেছেন। ফোটন পলিমারাইজেশন (চিত্র 2)। প্রক্রিয়াটির মধ্যে রয়েছে অপটিক্স ডিজাইন করা, 3D প্রিন্টারে ফাইবার ঢোকানো, এবং তারপরে ফাইবারের শেষে মাইক্রোস্ট্রাকচারটি সুনির্দিষ্টভাবে মুদ্রণ করা, যার জন্য মুদ্রিত ফাইবারগুলির সারিবদ্ধকরণে এবং মুদ্রণেই উচ্চ মাত্রার নির্ভুলতা প্রয়োজন।
হাইব্রিড লেজার তৈরি করা
3D প্রিন্টিং সম্পূর্ণ হওয়ার পরে, দলটি লেজার এবং লেজারের গহ্বর একত্রিত করার জন্য প্রস্তুত। প্রথাগত লেজার গহ্বরের বিপরীতে যেগুলি ভারী এবং ব্যয়বহুল আয়না ব্যবহার করে, তারা গহ্বরের অংশ গঠনের জন্য ফাইবার ব্যবহার করে, একটি অনন্য হাইব্রিড ফাইবার-ক্রিস্টাল লেজার তৈরি করে। এই ডিজাইনে, ফাইবারের প্রান্তে মুদ্রিত ক্ষুদ্র লেন্সগুলি লেজার ক্রিস্টাল দ্বারা নির্গত এবং প্রাপ্ত আলো ফোকাস এবং সংগ্রহ বা জোড়া করতে ব্যবহৃত হয়। সিস্টেমের স্থিতিশীলতা উন্নত করতে এবং বায়ু অশান্তির প্রভাব কমাতে, গবেষকরা ফাইবারটিকে একটি ধারকের কাছে সুরক্ষিত করেছিলেন। উল্লেখযোগ্যভাবে, ক্রিস্টাল এবং প্রিন্টেড লেন্সের খুব কমপ্যাক্ট আকার 5 × 5 cm²।
ক্রমাগত কয়েক ঘন্টা ধরে লেজারের পাওয়ার আউটপুট রেকর্ড করে, গবেষকরা যাচাই করেছেন যে সিস্টেমে 3D-প্রিন্টেড অপটিক্সের কর্মক্ষমতাতে কোন অবনতি হয়নি এবং এটি লেজারের দীর্ঘমেয়াদী কার্যকারিতাকে প্রভাবিত করে না। উপরন্তু, একটি স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করে লেজার গহ্বরে অপটিক্সের পর্যবেক্ষণে কোন দৃশ্যমান ক্ষতি হয়নি। সাইমন অ্যাংস্টেনবার্গার উল্লেখ করেছেন, "আমরা দেখেছি যে মুদ্রিত অপটিক্স আমাদের ব্যবহৃত বাণিজ্যিক ফাইবার ব্র্যাগ গ্রেটিং এর তুলনায় আরো স্থিতিশীল ছিল, যা শেষ পর্যন্ত আমাদের সর্বোচ্চ শক্তি সীমিত করে।"
গবেষণা দলটি বর্তমানে 3D-মুদ্রিত অপটিক্সের দক্ষতা অপ্টিমাইজ করার জন্য কাজ করছে। তারা অপ্টিমাইজড ফ্রি-ফর্ম লেন্স এবং অ্যাসফেরিকাল লেন্স ডিজাইনের সাথে বড় অপটিক্যাল ফাইবার ব্যবহার করার পরিকল্পনা করে বা আউটপুট পাওয়ার বাড়ানোর জন্য সরাসরি ফাইবারে লেন্সের সংমিশ্রণ মুদ্রণের চেষ্টা করে। একই সময়ে, তারা লেজারগুলিতে বিভিন্ন ধরণের স্ফটিক ব্যবহার করার পরিকল্পনা করেছে, যা নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আউটপুট বৈশিষ্ট্যগুলির কাস্টমাইজেশন এবং অপ্টিমাইজেশন সক্ষম করবে।
