3d打印面罩（3d打印微型透镜的新进展）

光子集成电路(PIC) 正处于重大颠覆的边缘，因为它们实现了新颖的应用。这一成功在很大程度上依赖于晶圆级微型光子器件制造，该器件将高功能性和鲁棒性与前所未有的性能和可扩展性结合在一起。

然而，尽管通过专门的代工服务已广泛实现了具有成本效益的PIC 大规模生产，但可扩展的光子封装和系统组装仍然是加速商业采用的重大挑战和障碍。

具体来说，芯片到芯片和光纤到芯片的连接通常依赖于对接耦合，其中设备表面彼此非常接近或直接物理接触。这种方法通常需要亚微米精度的高精度主动对准，从而使组装过程变得复杂。此外，匹配模场可能具有挑战性，特别是在连接折射率对比明显不同的波导时。

据Memes Consulting报道，近日，德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）徐宜林博士和Christian Koos教授领导的科学家团队证明，3D打印贴面微透镜（FaML）可以克服可扩展性挑战基于PIC 的解决方案。他们的研究成果发表在《Light: Applied Manufacturing》杂志上，标题为“用于先进光子系统组装的3D打印小面附着微透镜”。

基于3D 打印表面安装微透镜(FaML) 的光学元件

FaML 可以通过多光子光刻高精度地打印到光学元件的平坦表面上，从而提供了通过自由设计的折射或反射表面对发射光束进行整形的可能性。光束可以被准直到相对较大的直径，而与设备特定的模场无关。这种方法放宽了轴向和横向对准公差。

卡尔斯鲁厄理工学院的研究小组表示，他们的发现“意味着成本高昂的主动对准已经过时，可以被基于机器视觉或简单机械挡块的被动组装技术所取代。”此外，FaML 概念允许将分立光学元件（例如光学隔离器或偏振分束器）插入到PIC 面之间的自由空间光束路径中。

偏振分束光学元件的FaML 耦合实验

在之前工作的基础上，研究人员在一系列具有高度技术相关性的选定演示中证明了该方案的可行性和多功能性。在第一组实验中，他们将光纤阵列耦合到边缘耦合硅光子(SiP) 芯片阵列，实现每个接口1.4 dB 的插入损耗和 6 m 的1 dB 横向平移对准容差。

这是具有微米级对准公差的边缘发射SiP 波导接口所证明的最低损耗。研究人员进一步证明，他们的解决方案具有出色的对准公差，允许使用传统注塑零件实现非接触式可插拔光纤芯片接口。

在第二组实验中，他们使用标准机器视觉技术进行对准，展示了毫米范围内距离的自由空间传输。第三组实验最终致力于磷化铟(InP) 激光器和SMF 阵列之间的接口。在这些实验中，研究人员证明平面器件通过耦合仅包含倾斜光学表面的非平面光束路径来提供超低背反射。

审稿人：刘庆