LOPA-DLW

Ngoc Diep Lai

Nous avons développé une technique de fabrication originale qui consiste à utiliser un faisceau laser continu à faible puissance pour créer des motifs à l'échelle sub-micrométrique à trois-dimension (3D). Jusqu'à ce jour, cela semble impossible avec la méthode d'absorption à un photon. Cependant, nous avons démontré théoriquement et expérimentalement qu'en utilisant un matériau qui présente une absorption linéaire ultra-faible à la longueur d'onde du laser utilisé, on peut adresser optiquement un objet en 3D (imagerie et fabrication). La technique de fabrication utilisant l'absorption ultra-faible, dite LOPA-DLW (Low one-photon absorption (LOPA) based direct laser writing (DLW)), permet d'obtenir des résultats similaires à ceux obtenus par la méthode d'absorption à deux photons. La figure (a) représente un exemple de structures 3D fabriquées en polymère. De plus, nous avons appliqué cette même technique pour réaliser d’autres structures magnétiques 2D et 3D et plasmoniques 2D à la demande (figures c,d). Ces démonstrations ouvrent de nombreuses applications dans différents domaines, de la physique à la chimie et à la biologie.

Très récemment, nous avons démontré que le LOPA-DLW permettrait d'incorporer à la demande une seule nanoparticule (or, quantum dot, KTP) dans une structure photonique, comme le montre la figure b. D'une manière générale, cette technique pourra être utilisée pour réaliser des structures photoniques 2D et 3D submicrométriques contenant une seule nanoparticule de n'importe quelle nature, qui pourront être très intéressantes pour de nombreuses applications (optique non-linéaire, plasmonique, source de photon unique, etc.).

Voici quelques publications de cette technique LOPA:

  • D. T. T. Nguyen and N. D. Lai, “Deterministic Insertion of KTP Nanoparticles into Polymeric Structures for Efficient Second-Harmonic Generation,” Crystals 9, 365 (2019).
  • T. H. Au, D. T. Trinh, Q. C. Tong, D. B. Do, D. P. Nguyen, M. H. Phan, and N. D. Lai, “Direct Laser Writing of Magneto-Photonic Sub-Microstructures for Prospective Appli- cations in Biomedical Engineering,” Nanomaterials 7, 105 (2017).
  • Q. C. Tong, M. T. Do, M. H. Luong, B. Journet, I. Ledoux-Rak, and N. D. Lai, “Direct laser writing of polymeric nanostructures via optically induced local thermal effect,” Appl. Phys. Lett. 108, 183104 (2016).
  • M. T. Do, D. T. T. Nguyen, H. M. Ngo, I. Ledoux-Rak, and N. D. Lai, “Controlled cou- pling of a single nanoparticle in polymeric microstructure by low one- photon absorption– based direct laser writing technique,” Nanotechnology 26, 105301(2015).
  • M. T. Do, T. T. N. Nguyen, Q. Li, H. Benisty, I. Ledoux-Rak, and N. D. Lai, “Submicro- meter 3D structures fabrication enabled by one-photon absorption direct laser writing,” Opt. Express 21, 20964-20973 (2013).
  • Q. Li, M. T. Do, I. Ledoux-Rak, and N. D. Lai, “A novel concept for three-dimensional optical addressing by ultralow one-photon absorption method,” Opt. Lett. 38, 4640-4643 (2013).