用于纸张打印的传统激光打印机中的激光器非常小。相比之下，迄今为止用于三维微结构和纳米结构的3D激光打印机却需要大型且昂贵的激光系统。

近日，德国卡尔斯鲁厄理工学院和海德堡大学的研究人员，研发了一种更为紧凑的3D激光纳米打印系统，采用了廉价且小巧的蓝光激光二极管。因此，通过这项技术有望可以实现更紧凑的打印机。这项成果已经在近期的Nature Photonics专业期刊上发表。

目前，激光打印凭借其极高的空间分辨率和打印速度，成为3D打印和增材制造的首选方法。在激光打印的过程中，聚焦的激光束被引导至光敏液体。在焦点处，激光打开特殊分子的“开关”并触发了化学反应，该反应导致材料的局部硬化。

通过移动焦点，可以产生任何3D微结构和纳米结构。材料的化学反应基于所谓的双光子吸收，这意味着两个光子同时激发分子，从而导致所需的化学修饰。然而，这种同时激发的情况很少发生，这就是为什么必须应用复杂的脉冲激光系统，从而导致激光打印机尺寸变得非常大。

■用两步吸收过程（左）和光学显微镜（右）打印的3D纳米结构的电子显微重建。（来源：Rasmus Schröder教授，海德堡大学）

更紧凑的3D打印机，得益于两步流程

当使用所谓的两步过程时，可以实现更紧凑、更小型的打印机。第一个光子将分子转移到中间状态。在第二步中，第二个光子将分子从中间态转移到所需的激发态并开始化学反应。这种“二步法”的优点是，与双光子吸收不一样的是，这时候两个光子的吸收可以不是同时发生。

“为了达到这个效果，使用紧凑的低功率连续波激光二极管就可以实现。”卡尔斯鲁厄理工学院应用物理研究所研究员Vincent Hahn说。所需的激光功率远低于传统的激光指示器。Vincent Hahn接着谈到，这项研究具有开创性。像大手提箱一样大的飞秒激光器要好几万欧元，而像针头那么大的半导体激光器，其成本不到10欧元，两者之间相差巨大。未来，3D激光纳米打印机的其他部件也将实现小型化。

一个鞋盒般大的设备在未来几年看起来很有可能成为现实，最后设备的大小甚至可以比现在办公桌上的激光打印机还要小。体积小、价格低的3D激光纳米打印机，让大多数用户可以承担得起。目前，行业专家们已经在谈论3D激光打印的大众化技术。