在当今快节奏的技术氛围下，“越大越好”这句谚语被颠倒了，一场追求使一切事物变得更小的竞赛已经开始了。从微型光学元件到微型医疗设备，对创造更小但更复杂精细的结构的追求导致了各种领域取得了显著的进展。实现这些进步的一项重要制造技术是双光子聚合 (TPP) 3D 打印。然而，特别是在微光学领域，即使是纳米级别的误差也可能会产生严重的后果。因此，了解并补偿打印过程中尽可能多的系统错误是至关重要的。最近发表在《Journal of Optical Microsystems》上的一项研究成果深入探讨了校正 TPP 打印中的倾斜和曲率误差的关键挑战。这些错误源于任何打印机光学机械的固有缺陷。传统上，已建立的误差校正方法涉及使用昂贵的表面计量工具，例如共焦显微镜或扫描电子显微镜。这些技术虽然有效，但对于许多实验室来说成本可能过于昂贵。
测量装置：激光器 (a) 发出相干光，该光穿过孔径光阑和待测光栅 (b)，使用可移动积分球 (c) 测量衍射级的强度。
为了提供更易于使用的解决方案，德国波恩-莱茵-锡格应用技术大学的研究人员引入了一种简化的光学装置来测量倾斜和曲率误差，并将其进行测试。其核心思想是在不补偿误差的情况下打印光学结构，随后观察这些缺陷对用激光照射该结构时产生的图像的影响。然后使用计算机算法来重建这些错误，从而在后续打印中进行补偿。类似的方法已经用于验证半导体制造中小型结构的尺寸。研究人员之一Elias Ellingen说：“为了验证我们方法的功能性，我们对特意设计以展示明确定义错误的结构进行了测试。我们还对我们的一组打印品进行了误差补偿，并将补偿后打印的光学元件的图像与未补偿系统的图像进行了比较”。
测试表明重建倾斜和曲率误差是可能的。相关的不确定性低于研究人员打印集的预期误差，倾斜误差的精度为 1.1 mRad。为了更好地理解，这相当于将一根长度为10厘米的棍子的一端抬高一个人头发的直径所引起的角度变化。当研究人员将未经补偿打印的图像与补偿打印的图像进行比较时，他们观察到噪声明显减少，进一步强调了他们的方法给打印微结构质量带来的实质性改进。这项研究引入了一种经济有效且准确的方法来校正TPP 打印中的倾斜和曲率误差。该方法具有低的不确定性，为可能发现传统纠错方法过于昂贵的实验室和设施提供了实用的解决方案。通过简化 TPP 打印过程，该方法拓宽了不同领域研究人员的可及性，从而推动了微光学、医疗技术和微机械元件等关键领域的进步。
