1月12日，光学学会（OSA）期刊《光学通信》（Optics Letters）上发表了法国菲涅尔研究所和马赛中央经济学院（The Fresnel Institute and Ecole Centrale Marseille）的研究小组的研究成果，他们开发了一种利用二氧化硅纳米颗粒和树脂的混合物实现了激光3D打印玻璃复杂部件的工艺。

DOI: https://doi.org/10.1364/OL.414848.

新方法可以用来制作各种复杂的物体（图片来源：osa.org）

使用传统的逐层方法来构建三维玻璃对象有几个限制。印刷过程的速度受到建造层所需时间的限制，并且当使用高粘性树脂时，很难创建具有一致厚度的层。虽然可以使用多光子聚合来避免逐层方法，但是3D打印玻璃对象需要一种在初始液相和聚合后在激光波长下都是透明的材料。它还必须吸收一半激光波长的激光，以启动多光子聚合过程。

这种方法基于激光的多光子诱导聚合工艺来生产复杂的三维玻璃零件。使用聚焦的强激光束，通过非线性吸收过程，在激光束波长处聚合一种透明树脂，该树脂装载有添加剂和二氧化硅纳米颗粒。对象直接在体中创建，克服了逐层过程的限制。该工艺可通过连续脱脂和烧结工艺生产二氧化硅零件。利用体硅密度和由激光光斑大小决定的分辨率，获得了厘米级的三维物体。

研究小组组长Gallais表示，“大多数3D打印过程都是一层一层地建立一个物体。”我们的新工艺通过使用激光束将液态前体转化或聚合为固态玻璃，避免了这些工艺的局限性。”随着技术的进一步发展，这种新方法将有助于制造用于视觉、成像、照明或激光应用的复杂光学器件。Gallais说：“这项技术的关键是基于Strickland和Mourou的啁啾脉冲放大（注1）技术的高功率超短激光器，后者在2018年获得诺贝尔奖。”只有强烈和非常短的脉冲才会产生高精度的非线性光聚合，而且不会产生热效应。”

注1：啁啾脉冲放大的基本思想即：

参量放大过程中，使泵浦光工作在高强的窄谱带状态，而信号光则是宽谱带的啁啾脉冲，经过非线性晶体的耦合放大后，再压缩回飞秒脉冲。由于在光学啁啾脉冲参量放大中只有泵浦光和信号光同时在晶体中得到匹配时才能产生放大，因此在主脉冲之外的噪声得到很好的抑制。同是因为光学参量放大的高增益，使得系统的光学介质减少，由此降低了色散，避免了传统CPA激光的B积分问题；另外晶体对抽运光光和信号光都是透明的，可以防止热效应，这些都有助于光束质量的提高。

编译整理：YUXI