结合一个和两个光子聚合,以加速高性能 (3 + 1) D光子集成

科学领域:

• 光电学和光子学的光电子学和光子学.
• 材料科学与工程 材料科学与工程
• 增材制造 增材制造 增材制造

背景情况:

• 高性能电子集成面临由于二维光刻和散热挑战的局限性.
• 三维 (3D) 光子集成对于可扩展,特定应用的集成电路,特别是神经网络至关重要.
• 直接激光写作,特别是双光子聚合 (TPP),是一种有前途的CMOS兼容技术,用于高分辨率3D光子集成.

研究的目的:

• 通过结合一光子聚合 (OPP) 和TPP,开发一种新的,加速的3D光子集成制造工艺.
• 为了增强光学限制,并减少3D光子电路的制造时间.
• 以证明使用新方法制造的波导的性能和稳定性.

主要方法:

• 引入了混合 (3 + 1) D"闪光"TPP技术,将波导核心和支结构的 femtosecond TPP 与被动体积的紫外线启动的 OPP 结合起来.
• 在TPP期间优化语音间距,以实现平滑的界面 (核心) 和快速打印 (支).
• 利用紫外线覆盖辐射,快速聚合整个芯片的被动体积,将制造时间与体积大小脱.

主要成果:

• 成功制造了直立单模波导,长度高达6毫米,数值孔径 (NA) 为0.16.
• 实现了低的注入损失 (-0.26 dB) 和传播损失 (-660 nm的-1.36 dB/mm),与光子学相似.
• 经过证明的长期光学性能稳定性 (>3000小时印刷后) 和操作稳定性 (600小时连续使用).

结论:

• 结合的OPP和TPP方法显著加速3D光子电路的制造,同时改善光学封闭.
• 制造的波导表现出高性能指标和优良的长期稳定性,适合先进的光子应用.
• 这种方法为实现神经网络等新兴技术的复杂3D集成光子设备提供了可扩展和高效的途径.