光学投影光刻技术已应用于光学器件的研制，但受限于当前技术水平，仅能实现微米级分辨率，对于更高精度的光学加工仍面临巨大挑战。在超高精度紫外投影光刻技术尚未广泛应用之前，科研人员主要借助激光直写技术进行微纳器件的加工，尤其在三维结构加工上展现出独特优势。然而，在二维结构加工过程中，逐层加工方式导致效率低下，并且平台各方向运动的高精度是保证器件质量的关键。
德国汉诺威大学郑蕾博士所带领的研究团队专注于应用光学和应用光子学领域，经常涉足二维微纳结构的加工制备研究。他们设想，若能研发出一套高效、高精度且低成本的加工设备，将有力推动相关领域的科研进展。受显微镜系统的启发，该团队决定研发基于紫外LED光源的投影光刻系统，以提升二维微纳器件的制备效率，从而推进课题研究深度。这套创新方法利用紫外LED作为光源，配合标准光学元件和显微物镜将图案精确投影至基板上，再通过紫外光曝光完成微纳器件的加工。从最初的系统概念雏形到软硬件优化与加工工艺完善，整个开发过程历经数年磨砺。
首先，他们在搭建系统原型并验证可行性后，对光路成像质量进行了深入优化。为确保加工精度与质量，团队调试了光路系统，并采用了平面消色差物镜来显著减少像差畸变，提高了图案的成像质量。
其次，为了实现加工过程的自动化控制，他们自主研发了一套配套加工软件，不仅能定量调控加工参数，还包含了自动聚焦、平台倾斜度自动检测、拼接加工及加工过程实时观测等多种功能模块，极大地简化了操作流程，提升了加工效率和重复性。
再次，他们建立和完善了涵盖结构设计、打印、铬掩模版制备到MPP加工在内的完整工序，实现了低成本制造的同时，也为掩模版的便捷制备提供了可能。
目前，该系统能在几秒甚至数百毫秒内快速加工出高质量、高重复性的二维微纳器件，加工精度已达最低80纳米特征尺寸。这一成果有望在光学传感、纳米光子学等领域大放异彩。
近日，团队以《基于UV-LED的显微投影光刻实现100nm以下特征尺寸》为题，在《Light: Advanced Manufacturing》期刊发表了相关论文，郑蕾博士担任第一和通讯。
面向未来，他们计划进一步突破现有局限，致力于大面积、高精度加工的研发，如片上集成光路的加工。为此，一方面，他们将持续优化软件程序，提升系统的友好性和便捷性，并改进运动平台配置和拼接加工模块功能，力求实现电动旋转平台的自动倾斜补偿；另一方面，他们将积极探索新工艺的应用潜力，包括使用该技术加工金属材料、量子材料等多元材质的可能性。
