Nanoscribe微納3D打印技術(shù)應(yīng)用于光子集成芯片到光纖的3D對(duì)接耦合器研發(fā)

光子集成電路 (Photonic Integrated Circuit，PIC) 與電子集成電路類似，但不同的是電子集成電路集成的是晶體管、電容器、電阻器等電子器件，而光子集成電路集成的是各種不同的光學(xué)器件或光電器件，比如激光器、電光調(diào)制器、光電探測(cè)器、光衰減器、光復(fù)用/解復(fù)用器以及光放大器等。

集成光子學(xué)可廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，例如數(shù)據(jù)通訊，激光雷達(dá)系統(tǒng)的自動(dòng)駕駛技術(shù)和醫(yī)療領(lǐng)域中的移動(dòng)感應(yīng)設(shè)備等。而光子集成電路這項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，尤其是微型光子組件應(yīng)用，可以大大縮小復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)的尺寸并降低成本。光子集成電路的關(guān)鍵技術(shù)還在于連接接口，例如光纖到芯片的連接，可以有效提高集成度和功能性。類似于這種接口的制造非常具有挑戰(zhàn)性，需要權(quán)衡對(duì)準(zhǔn)、效率和寬帶方面的種種要求。針對(duì)這些困難，科學(xué)家們提出了寬帶光纖耦合概念，并通過Nanoscribe的雙光子微納3D打印設(shè)備而制造的3D耦合器得以實(shí)現(xiàn)。

該3D自由曲面耦合器利用全內(nèi)反射，結(jié)合Nanoscribe的3D微加工技術(shù)可直接在光子芯片上進(jìn)行3D打印制作。該新型技術(shù)可應(yīng)用于例如光通信技術(shù)，計(jì)算機(jī)傳感器等領(lǐng)域，并且科學(xué)家們已經(jīng)在微型光譜儀上驗(yàn)證了光纖到芯片的鍵合技術(shù)，用于便攜式傳感技術(shù)和芯片實(shí)驗(yàn)室（微流控芯片技術(shù)）。

連接芯片到光纖的3D對(duì)接耦合器 
來自德國明斯特大學(xué)物理研究所，CeNTech納米技術(shù)中心，馬克思伯恩研究所和柏林洪堡大學(xué)的多學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)提出了這個(gè)全新概念并共同研發(fā)了連接芯片到光纖的3D聚合物耦合器。該3D耦合器基于全內(nèi)反射的原理直接在光子集成電路上進(jìn)行3D打印。這種新穎的方法旨在于可見光波長(zhǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)低損耗和寬帶光纖到芯片的耦合。該設(shè)計(jì)由模式轉(zhuǎn)換器，全反射平面和一個(gè)充當(dāng)將光速聚集到光纖端面上的透鏡球體所組成。這項(xiàng)研究的成果證明耦合可擴(kuò)展性的概念可通過3D微納加工技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。 

3D微納加工實(shí)現(xiàn)光子封裝
通常，在一個(gè)微納芯片上組裝各種光子和光學(xué)組件需要多個(gè)步驟來完成操作，例如組裝、對(duì)準(zhǔn)、拾取和放置或固定等一系列操作步驟。而利用3D微納加工技術(shù)則可以輕松地在光子集成電路上直接打印高精度自由曲面的微納組件。因此，3D打印可以大大節(jié)省光子封裝過程中的設(shè)備成本和時(shí)間成本。

近年來，隨著光學(xué)、光電子、納米光子和仿生等領(lǐng)域中各種微納器件的廣泛開發(fā)，與之相應(yīng)的3D微納加工技術(shù)逐漸成為加工技術(shù)中的重要一環(huán)。

憑借著獨(dú)有的3D微納加工技術(shù)，Nanoscribe參與了各種研究項(xiàng)目，以開發(fā)基于集成光子學(xué)新技術(shù)。例如,在MiLiQuant研究項(xiàng)目中，Nanoscribe與科學(xué)以及工業(yè)領(lǐng)域的合作伙伴一起開發(fā)了具有微型化，穩(wěn)定頻率和功率的二極管激光器。該項(xiàng)目旨在為醫(yī)療診斷產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，自動(dòng)駕駛傳感器和基于量子的成像方法制造合適的輻射源。 

此外，Nanoscribe還在今年年初加入了歐盟資助的研究項(xiàng)目Handheld OCT。這是由來自不同大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和科技公司的科學(xué)家和工程師們所組成的研究團(tuán)隊(duì)，旨在開發(fā)用于眼科檢查的便攜式成像設(shè)備。該新型設(shè)備可以拓展基于光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)（OCT）的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)從現(xiàn)在的固定眼科臨床使用擴(kuò)展到即時(shí)眼科移動(dòng)護(hù)理中。

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