全息体积增材制造

3D 打印彻底改变了许多领域中体积组件和结构的制造。人们开发了多种技术，包括基于液态树脂光聚合的光诱导技术。特别是最近引入的一种称为断层扫描体积增材制造 (VAM) 的方法，无需支撑结构即可在数十秒内制造介观尺度物体。该方法通过将数千个经逆向断层扫描算法计算的振幅图案从不同角度投影到树脂中，当树脂达到聚合阈值时产生所需的三维形状。迄今为止，仅报道了图案的振幅调制。在此，我们展示了全息相位调制为 VAM 打印解锁了新能力。具体而言，有效光投影效率比振幅编码提高了至少 10 倍；分辨率可达到光衍射极限；且相位编码允许控制散射介质中的弹道光子，这可能增加在不透明和非吸收树脂中可打印 3D 物体的体积。该方法利用计算机生成全息图 (CGH) 将编码在二维调制器上的相位，通过光在光敏树脂容器中的传播转换为所需的强度投影。我们通过仿真和实验展示了全息相位编码的潜力，后者通过在使用傅里叶配置的体积打印机中实施，将数字微镜器件 (DMD) 作为二维相位调制器。具体而言，我们使用 Lee 全息图将相位编码到二进制 DMD 上。将拼接全息图与点扩散函数 (PSF) 整形相结合，减轻了通常与计算机生成全息图相关的散斑噪声并加速了其计算。我们利用这些全息投影在不到一分钟内制造了毫米级 3D 物体，分辨率低至 164 微米。