To-foton litografi til fotonisk emballage:En lovende løsning

Fotoniske integrerede kredsløb (PIC'er) er kompakte enheder, der kombinerer flere optiske komponenter på en enkelt chip. De har en bred vifte af applikationer inden for kommunikation, rækkevidde, sansning, databehandling, spektroskopi og kvanteteknologi. PIC'er er nu fremstillet ved hjælp af modne halvlederfremstillingsteknologier. Det har reduceret omkostninger og forbedret ydeevne. Dette gør PIC'er til en lovende teknologi til en række applikationer.

Fotonisk emballage er meget mere udfordrende end elektronisk emballage. PIC'er kræver meget højere justeringsnøjagtighed, typisk på mikron- eller endda submikronniveau. Dette skyldes, at de optiske tilstande af PIC'er skal matches præcist.

PIC'ernes stramme justeringstolerance gør dem uforenelige med almindelige elektroniske emballeringsteknikker og infrastruktur. Derudover er den stigende efterspørgsel efter heterogen eller hybrid integration af flere materialeplatforme (såsom silicium III-V og lithiumniobite) en anden udfordring for fotonisk emballage. Nye pakketeknologier og enhedsarkitekturer er nødvendige for at løse disse udfordringer.

I et nyt papir udgivet i Light:Advanced Manufacturing , et team af videnskabsmænd ledet af Dr. Shaoliang Yu og Qingyang Du har udviklet nye emballageteknologier.

To-foton litografi (TPL) er en laserbaseret teknologi, der kan bruges til at skabe 3D-strukturer med meget høj opløsning. Det er for nylig dukket op som en lovende tilgang til fotonisk emballage, som er processen med at samle og forbinde fotoniske komponenter i et enkelt system.

TPL tilbyder flere unikke fordele for fotonisk emballage. TPL kan bruges til at skabe forskellige 3D-fotoniske strukturer, såsom stråleformere og tilstandstransformere. Dette er vigtigt for at opnå høj koblingseffektivitet og brede båndbredder ved tilslutning af forskellige optiske komponenter i et system.

Det kan også danne optiske forbindelser mellem fotoniske komponenter efter samling. Dette skyldes, at formen af ​​forbindelserne kan tilpasses efter den relative forskydning mellem komponenterne. Dette mindsker justeringstolerancen under PIC-samling og muliggør brugen af ​​standard elektroniske samlingsteknikker.

TPL kan skabe 2.5-D- eller 3D-links med høj kanaltæthed og lavt tab for at imødekomme højdeforskellene mellem de optiske porte inde i en pakke. Dette er især vigtigt for hybridintegration, hvor moduler er mønstret på forskellige underlag med varierende tykkelser.

TPL kan bruges til at danne mikro- og nano-mekaniske strukturer til at guide præcis komponentplacering i en passiv tilpasningsproces eller stikbare optiske konnektorer.

Ud over disse fordele har TPL-harpikser typisk bredbånd og lav optisk dæmpning, hvilket gør dem velegnede til at bygge optiske forbindelser med lavt tab mellem platforme med forskelligt materiale.

Samlet set er TPL en alsidig og kraftfuld teknologi til fotonisk emballage. Det tilbyder flere unikke fordele, der kan hjælpe med at løse udfordringerne ved at pakke PIC'er, såsom den stramme justeringstolerance og behovet for heterogen eller hybrid integration. Efterhånden som fotonikindustrien i stigende grad anvender TPL, er yderligere forsknings- og udviklingsindsatser i gang for at øge TPL-fremstillingskapaciteten, udvide materialerepertoiret og udvikle nye design- og karakteriseringsværktøjer.

Flere oplysninger: Shaoliang Yu et al., To-foton litografi til integreret fotonisk emballage, Light:Advanced Manufacturing (2023). DOI:10.37188/lam.2023.032

Leveret af Chinese Academy of Sciences