Sebuah tim peneliti di Universitas Tel Aviv telah mengembangkan sebuah metode yang memungkinkan lapisan kaca ultra-tipis untuk dilipat secara langsung pada sebuah chip menjadi struktur tiga dimensi. Teknik ini, yang oleh para peneliti disebut “origami fotonik”membuka kemungkinan baru untuk komponen optik ringkas dalam pemrosesan data, penginderaan, dan fisika fundamental. Hasil penelitian ini diterbitkan dalam jurnal Optika.
Metode ini didasarkan pada pemanasan yang ditargetkan pada lapisan silika tipis dengan menggunakan pulsa laser CO₂. Ketika satu sisi kaca dicairkan secara lokal, tegangan permukaan mendominasi gravitasi dan menginduksi pelipatan yang terkendali. Dengan cara ini, komponen seperti heliks, tepi 90 derajat, atau struktur cermin cekung dapat dibuat dalam waktu kurang dari satu milidetik. Proses ini mencapai kecepatan hingga dua meter per detik dengan akselerasi melebihi 2000 m/s².
“Printer 3D yang ada saat ini menghasilkan struktur 3D kasar yang tidak seragam secara optik sehingga tidak dapat digunakan untuk optik berkinerja tinggi,” kata ketua tim peneliti Tal Carmon dari Universitas Tel Aviv di Israel. “Meniru cara sisik pohon pinus menekuk ke luar untuk melepaskan biji, teknik yang diinduksi laser kami memicu pembengkokan yang tepat pada lembaran kaca yang sangat tipis dan dapat digunakan untuk membuat perangkat mikrofonik 3D yang sangat transparan dan sangat halus untuk berbagai aplikasi.”
“Mirip dengan bagaimana printer 3D besar dapat membuat hampir semua barang rumah tangga, origami fotonik dapat memungkinkan berbagai perangkat optik kecil,” kata Carmon. “Sebagai contoh, ini dapat digunakan untuk menghasilkan lensa zoom mikro yang dapat menggantikan lima kamera terpisah yang digunakan di sebagian besar ponsel pintar atau untuk membuat komponen mikrofotonik yang menggunakan cahaya dan bukan listrik – membantu mendorong pergeseran ke arah alternatif yang lebih cepat dan lebih efisien daripada elektronik tradisional di komputer kita.”
Salah satu sorotan utama adalah fabrikasi model meja ultralight dengan cermin cekung built-in yang mampu memfokuskan cahaya secara tepat. Untuk ini, lapisan kaca setebal lima mikrometer disusun dan kemudian dilipat. Komponen ini sangat ringan sehingga pada prinsipnya dapat dilayang secara optik – suatu sifat yang dapat digunakan dalam eksperimen optik kuantum dan untuk menyelidiki kemungkinan penyimpangan dari gravitasi Newton.
“Sangat menarik untuk melihat silika yang terlipat di bawah mikroskop,” kata Carmon. “Tingkat kontrol yang kami miliki atas arsitektur mikrofotonik 3D merupakan kejutan yang menyenangkan – terutama karena hal ini dicapai dengan pengaturan sederhana yang hanya melibatkan satu sinar laser yang difokuskan pada lipatan yang diinginkan.”
“Mikrofotonik 3D berkinerja tinggi belum pernah didemonstrasikan sebelumnya,” kata Carmon. “Teknik baru ini membawa fotonik silika – menggunakan kaca untuk memandu dan mengontrol cahaya – ke dalam dimensi ketiga, membuka kemungkinan yang sama sekali baru untuk perangkat optik terintegrasi berkinerja tinggi.”
Dalam jangka panjang, metode ini dapat memungkinkan lensa zoom ringkas untuk perangkat seluler atau komponen fotonik untuk pemrosesan informasi yang cepat dan hemat energi.
