根据公开的市场研究，全球双光子聚合技术市场预计将保持平稳增长的态势，到2029年市场规模将接近29亿元。中国市场作为全球最主要的消费市场之一，预计将在未来几年内实现显著增长。根据3D科学谷的市场洞察，双光子聚合技术能够制造出具有亚微米甚至纳米级分辨率的复杂三维结构，这对于微纳光学器件的制造尤为关键。该技术可以用于制备光子晶体、光学波导、微透镜等高性能光学器件，推动光电子器件向更小型化、集成化和高性能化发展。双光子聚合技术对光电子行业的影响是全方位的，从器件设计、材料开发到制造工艺，再到市场应用和产业链发展，都将带来深刻的变革。随着技术的不断成熟和应用领域的拓展，双光子聚合技术有望在未来光电子行业中扮演更加重要的角色。
本期，通过节选近期国内在双光子领域的实践与研究的多个闪光点，3D科学谷与谷友一起来领略的这一领域的研究近况。
在双光子聚合领域活跃的部分企业：
Nanoscribe GmbH：这是一家德国公司，提供高精度的双光子聚合3D打印系统，如Photonic Professional GT系统，能够制造亚微米分辨率的器件。Nanoscribe开发了多种适用于双光子聚合的专有光刻胶，适用于不同的应用领域，包括生物医学、光子学等。
UpNano：奥地利的UpNano公司专注于高分辨率微尺度3D打印技术，其技术以精度和速度著称，能够生产微纳米级别的精细结构。该公司最近完成了700万欧元的A轮融资，以加速下一代打印机的开发和国际市场扩张。
深圳市不死鸟科技有限公司：这是一家中国的公司，提供微纳双光子3D打印机和打印服务。该公司的双光子3D打印机D100和S600在精细度和速度、加工尺寸方面具有竞争力。
Microlight3D：这家公司提供双光子聚合3D打印技术，服务于微纳光学和精密工程领域。
Heidelberg Instruments：提供双光子聚合技术及相关设备，服务于科研和工业应用。
Moji-Nano Technology：同样在双光子聚合领域活跃，提供相关产品和服务。
Femtika：双光子聚合技术领域的一员，提供高精度的3D打印服务和解决方案。”
3D科学谷发现
3D Science Valley Discovery
通过双光子聚合技术，可以精确控制光电子器件的微观结构，从而提高其性能，如提高光电子转换效率、增强信号传输速度等。这对于光通信、光存储、传感器等领域的应用具有重要意义。
Insights that make better life
双光子聚合打印
三维光子晶体的研究进展
赵晗彤1,2苏思华1,2李琛1,2,3周明霞1,2张泽政1,2张晨3阮琦锋1,2宋清海1,2,3
微纳光电信息系统理论与技术工信部重点实验室哈尔滨工业大学(深圳)2. 广东省半导体光电材料与智能光子系统重点实验室哈尔滨工业大学(深圳)3. 鹏城实验室
摘要： 双光子聚合光刻技术和光子晶体的研究相辅相成。本文首先依次简述了三维光子晶体的概念及典型结构、双光子聚合光刻技术的原理与特点；然后回顾了利用双光子聚合光刻技术打印三维光子晶体在分辨率、打印速度和材料扩展等方面的研究进展，并重点介绍了其在光学领域的应用情况；最后总结了双光子聚合光刻作为制备三维光子晶体的加工手段仍存在的一些问题，并对其在未来的研究方向进行了展望。 |
基于双光子聚合效应加工大
深宽比纳米柱子和超构表面的研究
李岳隆1谢周宇1,2张大伟1陶春先1徐学科2文静1
上海理工大学光电信息与计算机工程学院2. 恒迈光学机密机械(杭州)有限公司
摘要： 文章基于双光子聚合(TPP)效应，即双光子光刻(TPL)3D打印技术，实现了超衍射极限和高复杂结构的加工，实现了加工大深宽比的纳米柱子及由这些纳米柱子构成的超构表面。本文研究了不同TPP工艺参数对IP-Dip光刻胶微结构尺寸的影响，同时对这些参数进行了优化。文章的创新在以下两点：(1)分析了不同激光参数下纳米柱的尺寸变化，同时找出线宽最小对应的阈值参数来制备大深宽比的纳米结构。(2)对于加工步骤的优化，在显影步骤后加入了紫外灯固化和超临界二氧化碳干燥等步骤，以保证加工出的纳米结构不倒塌且具有良好的稳定性。文章使用以上改良技术，稳定的制备出具有最大深宽比接近15∶1、最小线宽214.80nm的矩形纳米柱，以及最大深宽比接近20∶1、最小直径145.44nm的圆形纳米柱，并且将制备出的大高宽比纳米柱应用在超构表面的加工中。 |
双光子聚合打印
三维光子晶体的研究进展
赵晗彤1,2苏思华1,2李琛1,2,3周明霞1,2张泽政1,2张晨3阮琦锋1,2宋清海1,2,3
微纳光电信息系统理论与技术工信部重点实验室哈尔滨工业大学(深圳)2. 广东省半导体光电材料与智能光子系统重点实验室哈尔滨工业大学(深圳)3. 鹏城实验室
摘要： 双光子聚合光刻技术和光子晶体的研究相辅相成。本文首先依次简述了三维光子晶体的概念及典型结构、双光子聚合光刻技术的原理与特点；然后回顾了利用双光子聚合光刻技术打印三维光子晶体在分辨率、打印速度和材料扩展等方面的研究进展，并重点介绍了其在光学领域的应用情况；最后总结了双光子聚合光刻作为制备三维光子晶体的加工手段仍存在的一些问题，并对其在未来的研究方向进行了展望。 |
基于双光子3D打印的
pH响应型微尺度柔性单关节加工方法
赵秀宝1,2,3郭仁春1章昱昭2,3,4王金刚2,3,4郑建辰2,3,4王晓朵2,3
沈阳化工大学信息工程学院2. 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室3. 中国科学院机器人与智能制造创新研究院4. 中国科学院大学
摘要： 微型软体机器人通常具有结构尺寸小、柔性可变形等特征，在生物传感以及靶向载药等方面具有广阔的应用前景。刺激响应型水凝胶材料对外界刺激具有膨胀收缩的能力，是一种优异的微型软体机器人本体材料。目前针对提升微型软体机器人变形能力的研究主要聚焦于材料性能的提升和加工工艺的优化上，而通过微型软体机器人关节结构优化来提升其变形性能的研究相对较少。 鉴于此，本课题提出了一种基于双光子聚合加工的双层膜弧形关节的设计方法，有效提升了双层膜关节的形变能力。通过改变双光子聚合过程中的激光功率和扫描速度，可有效调节pH响应材料的溶胀响应特性，进而获得双层膜关节的变形或驱动能力。进一步，笔者制备了圆心角不同的双层膜弧形关节，结果表明：不同圆心角的双层膜弧形关节在pH响应下的形变能力具有明显差异，当圆心角为240°时形变率最大，形变率是传统直角形双层膜关节的6.73倍。基于双层膜设计和构建的弧形关节具有良好的稳定性和形变能力，为微型机器人的高效驱动提供了新的设计思路。 |
基于双光子聚合3D打印的
光纤法珀微波导腔制备及传感特性研究
陈茂庆1,2刘思源1,2蔡露1,2刘强1,2赵勇1,3,2
东北大学信息科学与工程学院2. 河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室3. 东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室
摘要： 将光纤法布里-珀罗（法珀）微腔与微波导相结合，提出一种光纤法珀微波导腔高灵敏度折射率传感器。光纤法珀微腔可以将光场限制在微米量级的区域内，并对腔内的微波导结构起支撑保护作用；微波导在保证结构良好导光能力的同时，基于其强倏逝场特性，进一步提升整体结构的折射率灵敏度。此外，基于飞秒激光双光子聚合高精度3D打印技术，可实现波导直径仅为2μm的光纤法珀微波导腔，并保证良好的制备重复性。 实验结果表明：随着光纤法珀微波导腔传感器腔内液体折射率的增加，传感器的干涉光谱发生蓝移，在1.3346～1.3764折射率范围内灵敏度可达525.81 nm/RIU，与仿真获得折射率灵敏度（555.14 nm/RIU）结果接近；该传感器还展现了优良的线性响应特性，线性拟合系数可达0.9948；相比于传统无微波导的光纤法珀微腔结构，干涉光谱峰值提升了8.2 dB，折射率灵敏度提升了近4倍。 |
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