近日，天津大學(xué)田震教授團(tuán)隊(duì)在光聲遙感顯微鏡技術(shù)領(lǐng)域取得突破，成功開發(fā)出一種新型無損檢測(cè)手段。該技術(shù)采用凱普林高功率飛秒激光器作為關(guān)鍵光源，進(jìn)一步優(yōu)化了倒裝芯片內(nèi)部探傷局限問題的解決方案，提升了系統(tǒng)的整體檢測(cè)性能，為無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展開啟新篇章。

先聲奪人

助推無損檢測(cè)技術(shù)飛躍

光聲遙感顯微鏡技術(shù)作為近年來提出的一種有潛力的探測(cè)顯微手段，可以實(shí)現(xiàn)倒裝芯片模型內(nèi)部的大視場(chǎng)、快速無損檢測(cè)成像，對(duì)于高價(jià)值待測(cè)物如芯片、生物組織等的檢測(cè)具有重要意義。

研究人員介紹，傳統(tǒng)的顯微技術(shù)往往面臨著成像深度與分辨率難以兼得的困境。要么成像深度不高，比如OCT；要么分辨率不高，而且有接觸。光聲遙感顯微鏡技術(shù)可以顯著解決這些痛點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)成像深度大、分辨率高、無接觸等特性，在醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域具有很高價(jià)值。

在研究中，天津大學(xué)用凱普林20瓦紅外飛秒激光器作為飛秒激光源，為光聲遙感顯微鏡提供了穩(wěn)定且高質(zhì)量的激光脈沖。該激光器輸出中心波長為1030 nm，重復(fù)頻率為0.1-1 MHz可調(diào)，脈沖寬度300fs-10ps可調(diào)（實(shí)驗(yàn)中使用的脈沖寬度約1.2 ps）。

經(jīng)過準(zhǔn)直、擴(kuò)束后與超輻射發(fā)光二極管出射的1310 nm連續(xù)探測(cè)光合束，最終進(jìn)入光機(jī)掃描系統(tǒng)，即由振鏡掃描鏡系統(tǒng)，物鏡以及三維電動(dòng)位移臺(tái)組成的大視場(chǎng)快速掃描成像系統(tǒng)。在成像過程中，倒裝芯片處于倒置狀態(tài)，即內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)相對(duì)于明場(chǎng)顯微鏡下不可見，如圖1（b）所示。

圖1 用于倒裝芯片內(nèi)部無損探傷的光聲遙感系統(tǒng)示意圖

光聲遙感顯微鏡系統(tǒng)可以對(duì)倒裝芯片模型進(jìn)行大視場(chǎng)光機(jī)聯(lián)合掃描成像。它的工作原理是，首先通過“馬賽克掃描”獲取獨(dú)立的小視場(chǎng)，然后通過電動(dòng)位移臺(tái)將芯片樣品移動(dòng)至下一個(gè)相鄰位置，最后將這些小范圍圖像拼接，形成一幅完整的大視場(chǎng)圖像，如圖2所示。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分證明，光聲遙感顯微鏡在工業(yè)環(huán)境中具有對(duì)芯片進(jìn)行無損檢測(cè)的潛力。

圖2 光機(jī)掃描成像結(jié)果（比例尺：300 μm）

這一技術(shù)的成功應(yīng)用，將大幅提升系統(tǒng)的整體檢測(cè)性能，并有望成為醫(yī)療領(lǐng)域無損檢測(cè)的重要工具，為疾病的早期發(fā)現(xiàn)和精準(zhǔn)治療提供有力支持。

飛秒激光

打造科研創(chuàng)新強(qiáng)力引擎

凱普林的高功率飛秒激光器，以出色的穩(wěn)定性、可調(diào)節(jié)的脈沖寬度及光束質(zhì)量好等優(yōu)勢(shì)，為光聲遙感顯微鏡技術(shù)等科研領(lǐng)域提供了強(qiáng)力支持。

這款20瓦紅外飛秒激光器，得益于全光纖結(jié)構(gòu)和工業(yè)一體化設(shè)計(jì)，展現(xiàn)優(yōu)秀的穩(wěn)定性和加工能力。其特性包括長時(shí)連續(xù)加工穩(wěn)定性、脈寬可調(diào)、重頻以及脈沖能量可調(diào)，使得脈沖時(shí)域控制在300飛秒以內(nèi)，有效降低對(duì)材料加工的熱影響，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的“冷”加工。

凱普林20瓦紅外飛秒激光器

這款激光器在有機(jī)薄膜和柔性材料加工領(lǐng)域廣受青睞，在國產(chǎn)超快激光器市場(chǎng)中也備受矚目。它不僅能夠處理柔脆性材料，如OLED、玻璃、陶瓷、藍(lán)寶石、半導(dǎo)體材料和合金金屬，還在微納加工、精密打標(biāo)以及其他精密加工應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。

在“頭發(fā)絲上”做文章，超快激光可以大顯身手。凱普林超快事業(yè)部的負(fù)責(zé)人表示，超快激光具有巨大的發(fā)展?jié)摿�，不僅在前沿領(lǐng)域不斷拓展人類的認(rèn)知邊界，還在應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)攻克關(guān)鍵技術(shù)難題。展望未來，凱普林將秉持長期主義理念，深耕飛秒、皮秒及納秒激光領(lǐng)域，為科研和工業(yè)應(yīng)用提供更多創(chuàng)新解決方案，推動(dòng)科技的進(jìn)步與發(fā)展。

文章來源：凱普林光電

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