3D打印贴面微透镜可克服光子封装的挑战

通过解锁新的应用，光子集成电路(PICs)正处于重大颠覆的边缘。这一成功在很大程度上依赖于先进的晶圆级小型化光子器件制造，将出色的功能和鲁棒性与前所未有的性能和可扩展性相结合。

然而，尽管通过专门的代工服务，具有成本效益的PIC大规模生产已经广泛可用，但可扩展的光子封装和系统组装仍然是加速商业应用的重大挑战和障碍。

图1.基于3D打印面附着微透镜的光学组件示意图

具体来说，封装级光学芯片对芯片和光纤对芯片的连接通常依赖于所谓的对接耦合，其中器件面紧密相连或直接物理接触。这种方法通常需要亚微米精度的高精度主动对准，从而使装配过程复杂化。此外，匹配模式场可能具有挑战性，特别是在连接具有不同折射率对比的波导时。

在《光:先进制造》杂志上发表的一篇新论文中，由卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的Yilin Xu博士和Christian Koos教授领导的一组科学家已经证明，3D打印的贴面微透镜(FaML)可以克服基于PIC的解决方案的可扩展性挑战。

图2.单模光纤阵列(FA)和边缘发射SiP波导阵列之间的耦合使用3d打印面附着微透镜(FaML，中间的显微镜图像)。左边和右边的插图(i)和(ii)分别显示了SiP和FA侧FaML的放大扫描电子显微镜(SEM)图像。