Femtosecond Laser 3D Micromachining for Microfluidic and Optofluidic Applications

لیزرهای فمتوثانیه به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود در عرض پالس بسیار کوتاه و شدت پیک بسیار بالا، راه جدیدی را در پردازش مواد باز کردند. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های پردازش لیزر فمتوثانیه این است که می‌توان جذب قوی را حتی با موادی که به دلیل جذب غیرخطی چند فوتونی نسبت به پرتو لیزر فمتوثانیه شفاف هستند، القا کرد. جذب چند فوتونی به ما اجازه می دهد تا نه تنها سطح، بلکه به صورت سه بعدی میکروساخت داخلی مواد شفاف مانند شیشه را نیز انجام دهیم. این قابلیت امکان ساخت مستقیم میکروسیالات سه بعدی، میکرومکانیک، میکروالکترونیک و میکرواپتیک های تعبیه شده در شیشه را فراهم می کند. علاوه بر این، این ریز اجزاء را می توان به راحتی با یک روش ساده با استفاده از لیزر فمتوثانیه در یک ریزتراشه شیشه ای ادغام کرد. بنابراین، پردازش لیزر فمتوثانیه نسبت به روش‌های مرسوم مانند پردازش نیمه‌رسانای سنتی یا لیتوگرافی نرم برای ساخت دستگاه‌های میکروسیال، نوری و آزمایشگاهی بر روی یک تراشه مزایایی را ارائه می‌دهد و در نتیجه تحقیقات زیادی در این زمینه در حال انجام است. این کتاب مروری جامع در مورد وضعیت هنر و چشم‌اندازهای آینده پردازش لیزر فمتوثانیه برای ساخت میکروسیال‌ها و اپتوفلودیک‌ها از جمله اصل پردازش لیزر فمتوثانیه، روش‌های ساخت دقیق هر میکرومولفه و کاربردهای عملی برای تجزیه و تحلیل بیوشیمیایی ارائه می‌کند.

Femtosecond lasers opened up new avenue in materials processing due to its unique features of ultrashort pulse width and extremely high peak intensity. One of the most important features of femtosecond laser processing is that strong absorption can be induced even by materials which are transparent to the femtosecond laser beam due to nonlinear multiphoton absorption. The multiphoton absorption allows us to perform not only surface but also three-dimensionally internal microfabrication of transparent materials such as glass. This capability makes it possible to directly fabricate three-dimensional microfluidics, micromechanics, microelectronics and microoptics embedded in the glass. Further, these microcomponents can be easily integrated in a single glass microchip by the simple procedure using the femtosecond laser. Thus, the femtosecond laser processing provides some advantages over conventional methods such as traditional semiconductor processing or soft lithography for fabrication of microfluidic, optofludic and lab-on-a-chip devices and thereby many researches on this topic are currently being carried out. This book presents a comprehensive review on the state of the art and future prospects of femtosecond laser processing for fabrication of microfluidics and optofludics including principle of femtosecond laser processing, detailed fabrication procedures of each microcomponent and practical applications to biochemical analysis.