实验室里，一束光通过光学设备分裂成多束高精度激光，在三维空间协同作业，精准高效地构建出复杂的微纳结构。

近日，这幅来自浙江大学杭州国际科创中心（简称科创中心）极端光学技术与仪器研究院刘旭、匡翠方团队的成果图片登上《激光与光电子学进展》封面！

团队的激光直写光刻技术能够突破传统制造工艺的局限，丰富微纳加工领域的创新应用场景。“一方面，我们不断研发超分辨并行激光直写光刻技术与装备，打磨更‘高精尖’的仪器设备；另一方面，我们也从材料入手，一代代升级更高性能的光刻胶材料。”匡翠方分享道。

仪器设备与材料的双重加持是如何擦出火花，更高效精准地制造出微纳结构，赋能大尺寸微纳光学器件制造呢？透过封面，我们一起来看看研究院的“超炫”成果！

1、好刀雕细活，“万箭齐发”的3D纳米光刻制造

微纳加工制造技术作为现代高端制造的基础，是众多核心领域技术实现的关键因素。

其中，双光子激光直写光刻作为一项无掩模、非真空、真三维光刻技术，已经广泛应用于光子芯片、新型传感器等领域。但是，当前双光子激光直写光刻的制造速率严重限制其在工业领域的进一步应用。

2024年，刘旭、匡翠方团队以“超分辨并行激光直写技术与装备”项目，获得年度中国光学学会科技创新技术发明特等奖。

团队提出了光与物质共限域的超分辨并行激光直写光刻新技术，不仅突破了光学衍射极限，还克服了单通道光刻效率低以及光束波动引起的光刻稳定性差的问题。

“我们能实现高精度、高通量、高稳定性的激光纳米直写光刻，刻写精度达50nm以下，并行光束通道数可达万束，建立了独特的3D纳米光刻制造的新途径！”项目主要完成人之一、浙江大学光电学院温积森研究员介绍道。

面向并行超分辨激光直写光刻技术与装备，团队还自主研发了包括高通量并行直写技术、高精度超分辨焦斑调制技术、高精度光束稳定技术、高精度焦面跟踪技术、边缘光与材料复合抑制光刻胶技术、高性能控制系统及软件在内的全套关键核心技术。全面实现了该技术与系统的自主可控，相关技术指标达到国际一流水平。

2、高速打印，对光更灵敏的光刻胶材料

在大尺寸微纳光学器件制造技术研究中，刘旭、匡翠方团队从设备改进和材料研发两方面一路挺进，双管齐下。

所谓的材料，就是整个光刻工艺的重要部分——光刻胶。

光刻胶是国际上技术门槛最高的微电子化学品之一。假如我们把光刻机比作一把菜刀，那么光刻胶就好比是要切割的菜。没有高品质的菜，即使有了锋利的菜刀，也无法做出美味的佳肴。

2023年，团队就与清华大学何向明研究员、徐宏副教授团队合作研发了一种基于金属氧化物杂化纳米颗粒的高光灵敏度光刻胶材料，成功将双光子光刻技术的打印制造速率提升至7.77 米/秒，这比常规的聚合物基双光子光刻胶适用的制造速率快了3-5个数量级。

这是什么概念呢？使用这种材料，在约33分钟内就能制作出面积为1平方厘米的大尺寸方形光栅，大幅提高了双光子光刻技术的制造效率。该研究成果荣获了“2023中国光学十大进展”提名奖。

科创中心极端光学技术与仪器研究院刘天棋研究员说：“之前我们打印一些三维微纳结构，可能需要花费几天甚至更长的时间。现在用我们自研的高光灵敏度光刻胶材料，只需要几个小时甚至更短的时间就能完成打印，制造效率得到了大幅提高。具有高光灵敏度的光刻胶材料将会极大地促进双光子光刻技术在微纳增材制造领域的大规模应用。”

如今，无论是在科研还是产业领域，对微纳器件的需求都在不断增长。未来，研究院也将继续面向应用需求，瞄准功能定制目标，突破关键技术难题、锻造先进科研利器，为科技创新和产业发展带来新的机遇。