2023年5月16日，德国汉诺威莱布尼茨大学的研究人员在《Optics and Laser Technology》上发表题为Application-inspired additive manufacturing of Raman optics的研究论文，重点研究了与制造质量和方向相关的光学效应，并衍生出多个代表性模型以分析3D打印工艺对光学性能的影响。
//doi.org/10.1016/j.optlastec.2023.109574
研究简介
虽然增材制造(AM)能够生产多功能光学元件，但有限的制造工艺难以支持精确仿真工具和评估标准的开发。本研究提出了通过使用多射流建模(MJM)打印工艺设计和制造拉曼光谱(RS)的自由形状探针透镜，以解决光学增材制造中的具体挑战。研究人员成功地将镜头集成到RS系统中，并证明了它们在检测三聚氰胺方面的性能，最大信噪比为164+16。
本文概述了AM工艺的能力和局限性，并通过模拟以揭示制造公差和衍射效应对层状光学元件的潜在影响。该研究结果体现出为光学增材制造开发新型设计标准的潜力，为进一步的探索和研究提供了新思路。
研究内容解读
本文研究了与制造质量和方向相关的光学效应，并衍生出多个代表性模型以分析3D打印工艺对光学性能的影响。结果表明，在设计环境中考虑各向异性光学特性和公差分析可以改进光学设计以获得最佳功能。
对于拉曼光谱(RS)中的应用，提高增材制造工艺产生的表面质量需要一个更全面的策略，包括增材制造工艺的进步和定制后处理技术的发展。这对增材制造体积光学的未来发展具有重要意义。因此，进一步的研究应侧重于开发定制的仿真方法，以设计和优化适应特定增材制造工艺和应用场景的光学元件，以充分挖掘增材制造在光学领域的潜力。
图2 多射流建模(MJM)过程。
图4 增材制造透镜的概念.
图9 当光束截面在设计准直点后11.4 mm处成像时，概念1 (a)和2 (b)分别对增材制造透镜的光学散射影响。
图10 用共聚焦显微镜观察MJM制造的未抛光样品表面。
图14 层高为16μm的增材制造部件的多射流建模各向异性光学散射。
图15 (a)不考虑各向异性效应和散射、(b)根据衍射理论考虑z方向各向异性散射的激光焦点光斑仿真。
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