基于反设计相位掩模的单曝光全息三维打印
光学
2026-01-30 v2
摘要
光用于增材制造通常受限于逐像素或逐层处理, 这从根本上限制了制造速度和可扩展性。本文引入一种单曝光全息三维 (3D) 打印方法, 在一步中综合整个体积剂量分布。该方法将反设计的微结构相位掩模与用于控制光吸收的光聚合树脂相结合。通过精确调制相位掩模的表面轮廓, 可在树脂中生成任意三维光强分布, 包括人为编码的暗区, 以定义内部空腔结构。同时, 树脂配方设计以平衡光渗透与足够的局部能量沉积, 以实现整个体积的高保真聚合。使用该方法, 可在单次7.5秒曝光中制造包含超过个可寻址体素的毫米级结构, 对应约1 mm/s ( 体素/s) 的体积吞吐量。所示性能目前受限于树脂动力学和照明几何, 而非相位掩模框架本身。由于体积信息容量随相位掩模的空间-带宽乘积而扩展, 本方法为实现显著提升的吞吐量, 即制造微型光学组件、生物医学支架及其他精密工程的中尺度系统, 提供了清晰的路径。
引用
@article{arxiv.2601.06614,
title = {Single-exposure holographic 3D printing via inverse-designed phase masks},
author = {Dajun Lin and Xiaofeng Chen and Connor O. Dea and Ji-Won Kim and Keldy S. Mason and Kwong Sang Lee and Apratim Majumder and Chih-Hao Chang and Michael Cullinan and Zachariah A. Page and Rajesh Menon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.06614},
year = {2026}
}
备注
This version is the original draft submitted to the journal on 9/15/2025. The Editorial staff asked us to do the following: "Please post your original submission dated 9/15/2025 over the current posting, so that the landing page goes directly to that original rather than to the revised version."