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《Light: Advanced Manufacturing》:3D打印光芯片耦合微透镜

《Light: Advanced Manufacturing》:3D打印光芯片耦合微透镜

  • 分类:行业动态
  • 发布时间:2023-07-14 15:13
  • 访问量:

【概要描述】

《Light: Advanced Manufacturing》:3D打印光芯片耦合微透镜

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​2023年4月17日,德国卡尔斯鲁厄理工学院的研究人员在《Light: Advanced Manufacturing》发表了题为3D-printed facet-attached microlenses for advanced photonic system assembly的研究论文,提出并验证了一种面贴附微透镜系统(Facet-attached microlenses, FaML),并通过3D打印技术实现了它与高度可扩展光子系统的直接组装,为基于PIC的系统架构开辟一条极具潜力的商用化道路。

原文链接:

//doi.org/10.37188/lam.2023.003

  研究简介  

光子集成电路(PIC)的晶圆级大规模生产已经成为光学和光子学领域的技术支柱,使许多新的和广泛的现有应用成为可能。然而,可扩展的光子封装和系统组装仍然是个难题,阻碍了基于PIC的解决方案的商业采用。具体来说,芯片到芯片和光纤到芯片的连接通常依赖于所谓的主动对准技术,在组装过程中不断测量和优化耦合效率。这便不可避免地导致技术上复杂的组装过程和高成本,从而消除了基于pic的解决方案的大部分固有可扩展性优势。
本研究证明了3D打印的面附着微透镜(FaML)可以克服上述这一问题,为高度可扩展的光子系统组装提供一个可行的策略。FaML可以使用多光子光刻技术高精度地打印到光学元件的各个方面,从而提供了通过自由设计的折射或反射表面来塑造发射光束的可能性。
具体来说,发射的光束可以被准直到一个相对较大的直径,而这一过程与设备特定的模式场无关,从而放宽轴向和横向对准公差。此外,FaML概念允许在PIC面之间的自由空间光束路径中插入离散光学元件(如光隔离器)。
研究人员在一系列高技术相关性的精选实验中展示了该方案的可行性和多功能性,包括可插拔光纤芯片接口、PIC与离散微光学元件(如偏振分束器)的组合、以及基于仅包含倾斜光学表面的非平面光束路径的超低背反射耦合。研究结果表明FaML概念为结合不同光子集成平台的独特优势架构的基于PIC的新型系统提供了一种可行的策略。

  图文速递  

图1 基于3D打印面附着微透镜(FaML)的光学组件示意图。

图2 使用3D打印面附着微透镜时单模光纤阵列(FA)和边缘发射SiP波导阵列之间的耦合。

图4 使用FaML和塑料注塑乐高积木的可插拔单模光纤芯片连接。

图6 使用FaML的被动对准组件。

图7 使用FaML的光学组件演示。

图8 演示了一个由角度DFB激光阵列组成的组件,该组件通过激光器和光纤面上的专用FaML耦合到单模光纤阵列(FA)。

  研究结论  

本研究展示了3D打印面贴微透镜(FaML)用于先进光子系统组装的潜力。利用多光子光刻技术,FaML可以高精度地打印到光学元件的表面,从而提供了通过自由设计折射表面来塑造发射光束的可能性。研究人员在一系列选定的演示中展示了该概念的可行性和多功能性。结果表明,基于FaML概念所表现的出色的多功能性,该方法有望为先进的光子系统组装提供一个可行的解决方案,从而克服目前的大多数限制。

——END——

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