研究人员首次证明，基于3D打印聚合物的微光学器件能够承受激光器内部的热量和功率水平。
这一发展使得创建强大、低成本、小型激光源成为可能，这些激光源可用于许多不同的目的，例如无人驾驶汽车中的激光雷达系统。
研究人员在Optica Publishing Group期刊《Optics Letters》上解释了他们如何通过将微尺度光学器件直接打印到光纤上，将光纤和激光晶体紧凑地组合成一个激光振荡器。由此产生的混合激光器的最大输出功率为 37 mW，并在 1063.4 nm 处的输出功率超过 20 mW 时表现出稳定运行。
这种新型激光器将光纤激光器的紧凑性、耐用性和成本效益与晶体基固态激光器的多功能特性相结合。基于晶体的激光器具有一系列功能，包括不同的功率和颜色，增强了这种混合激光器的整体能力。
斯图加特大学第四物理研究所在开创性的3D打印微光学器件方面拥有丰富的遗产，特别是将它们直接打印到光纤上的能力。他们的技术涉及一种称为3D打印中双光子聚合的方法，其中红外激光瞄准紫外敏感的光刻胶。
在激光的焦点区域，两个红外光子同时吸收会触发紫外线光刻胶的硬化。焦点的精确移动能够以极高的精度创建各种形状。这种创新方法不仅促进了微型光学器件的生产，而且还开辟了新的可能性，例如制作自由曲面光学器件和复杂的透镜系统。
在最新的研究中，研究人员采用双光子聚合在相同直径的光纤末端制造出直径为0.25毫米、高度为80微米的透镜。他们使用Nanoscribe 3D打印机完成了这项工作。这包括使用商业软件创建光学元件，将光纤放入3D打印机中，并在光纤末端产生小结构。打印精度和打印与光纤的对齐需要非常精确的技术。
打印完成后，研究人员组装了激光器和激光腔。他们创造了一种混合光纤晶体激光器，方法是利用光纤形成腔体的一部分，而不是用于在激光器内部容纳晶体的大型昂贵镜子。
光通过打印在光纤末端的透镜聚焦并收集或“耦合”进出激光晶体。为了使激光系统不易受到空气湍流的影响并且更稳定，他们将光纤粘合到一个支架上。尺寸仅为 5 x 5 cm2，晶体和印刷镜片很小。
在几个小时内连续记录激光功率证实，系统内的打印光学元件保持稳定，没有显示出退化的迹象或对激光器的长期性能产生影响。此外，通过扫描电子显微镜检查显示，在激光腔中使用后，光学元件没有明显损坏。
研究人员目前专注于提高印刷光学器件的效率。他们的努力包括探索与优化的自由曲面和非球面透镜设计集成的更大光纤，或者可能将透镜直接打印到光纤上。这种方法旨在提高系统的输出功率。此外，它们旨在展示激光器中的各种晶体，从而为特定应用提供量身定制的输出。
