结合单光子和双光子聚合实现加速高性能 (3+1)D 光子集成
光学
2021-12-15 v1 应用物理
摘要
元件尺寸逼近物理极限的密集高效电路是高性能集成的标志。然而，当前制造技术大多受限于二维光刻，且由电子信号线开关引起的热能耗散对真正的 3D 电子集成提出了根本性挑战。光子学减轻了这一问题，而光敏树脂的直接激光写入是一种有前景的高分辨率 3D 光子集成工具。在此，我们首次结合单光子与双光子聚合（TPP）进行波导集成，大幅加快了制造过程并增强了光限制。3D 增材打印基于飞秒 TPP，而 UV 灯整片辐照在整个 3D 芯片中诱导单光子聚合（OPP）。我们局部且动态地调整写入条件以实现 (3+1)D \emph{flash}-TPP：波导纤芯以相邻写入体素间小距离打印以确保平滑界面，机械支撑结构以体素间最大距离打印以加快过程。最后，不属于波导纤芯或机械支撑的整个芯片\emph{被动}体积通过一次 UV 整片辐照聚合。这使得制造时间与被动体积大小解耦。我们成功打印出长度 6~mm、数值孔径达 NA = 0.16 的垂直单模波导。值得注意的是，我们实现了极低的 -0.26 dB 注入损耗和非常低的 -1.36 dB/mm 传输损耗，在标准集成硅光子学的一个数量级之内。最后，在测量不确定度内，我们的波导光学性能在 120 天内未退化。
引用
@article{arxiv.2112.07495,
title = {Combining one and two photon polymerization for accelerated high performance (3+1)D photonic integration},
author = {Adria Grabulosa and Johnny Moughames and Xavier Porte and Daniel Brunner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.07495},
year = {2021}
}