Uma equipa de investigadores do Universidade de Toulouse em França, está a utilizar a impressão 3D por polimerização de dois fotões para reduzir a divergência de um díodo laser vertical para ser integrado num sensor de gás ótico compacto.

A procura de sensores de gás portáteis está a aumentar de forma constante nas ciências ambientais e da saúde, bem como na indústria. Sensores de ressonância ótica, especialmente microrressonadores planares, oferecem alta sensibilidade e tamanho compacto, ideal para essas aplicações. Os investigadores da Universidade de Toulouse desenvolveram um microssistema ótico compacto para a deteção de gás amoníaco. A fonte de luz é um VCSEL (laser de emissão de superfície de cavidade vertical) emissor de infravermelhos, um laser semicondutor que é fácil de afinar espectralmente e tem uma elevada estabilidade de polarização.

No entanto, a divergência do feixe do chip VCSEL é demasiado grande para aplicações comuns em microssistemas ópticos. Para obter resultados óptimos, é necessário reduzir o tamanho do ponto para menos de 100 µm. Uma vez que ainda não existem chips VCSEL disponíveis no mercado com uma divergência inferior, o desafio consistiu em integrar uma microlente de colimação diretamente no chip.

Os cientistas apresentaram a sua solução no Journal of Optical Microsystems: utilizaram a impressão 3D por polimerização de 2 fotões para criar uma microlente num só passo. A divergência do feixe pôde assim ser reduzida de 14,4° para 3°, o que corresponde a um tamanho de ponto de apenas 55 µm. Analisaram também os efeitos da adição de lentes nas propriedades espectrais do dispositivo e criaram um design melhorado. A sua investigação demonstra o potencial da impressão 3D por polimerização de 2-fótons para a colimação pós-montagem de VCSELs e abre caminho para chips laser optimizados em sistemas de medição ótica portáteis.