用于光子封装的双光子光刻一个有前途的解决方案

光子集成电路(PIC)是在单个芯片上组合多个光学元件的紧凑器件。它们在通信、测距、传感、计算、光谱学和量子技术领域有着广泛的应用。PIC现在采用成熟的半导体制造技术进行制造。它降低了成本并提高了性能。这使得PIC成为一种具有多种应用前景的技术。

光子封装比电子封装更具挑战性。PIC需要更高的对准精度，通常为微米甚至亚微米级别。这是因为PIC的光学模式需要精确匹配。

PIC的严格对准容差使其与主流电子封装技术和基础设施不兼容。此外，对多种材料平台(例如硅III-V和锂铌矿)的异质或混合集成的需求不断增长，这是光子封装面临的另一个挑战。需要新的封装技术和设备架构来应对这些挑战。

在《光：先进制造》杂志上发表的一篇新论文中，由ShaoliangYu博士和QingyangDu博士领导的科学家团队开发出了新的封装技术。

双光子光刻(TPL)是一种基于激光的技术，可用于创建具有非常高分辨率的3D结构。它最近成为一种有前途的光子封装方法，即将光子组件组装和连接到单个系统中的过程。

TPL为光子封装提供了多种独特的优势。TPL可用于创建各种3D光子结构，例如光束整形器和模式转换器。这对于在系统中连接不同光学组件时实现高耦合效率和宽带宽非常重要。

它还可以在组装后在光子元件之间形成光学连接。这是因为连接的形状可以根据组件之间的相对位移来定制。这放宽了PIC组装期间的对准公差，并允许使用标准电子组装技术。

TPL可以创建高通道密度、低损耗的2.5-D或3D链路，以适应封装内光端口之间的高度差异。这对于混合集成尤其重要，其中模块在不同厚度的不同基板上图案化。

TPL可用于形成微米和纳米机械结构，以指导无源对准过程或可插拔光学连接器中的精确元件放置。

除了这些优点之外，TPL树脂通常具有宽带特性且光学衰减低，因此适合在不同材料平台之间构建低损耗光学链路。

总体而言，TPL是一种多功能且强大的光子封装技术。它提供了多种独特的优势，有助于应对封装PIC的挑战，例如严格的对准公差以及异构或混合集成的需求。随着光子行业越来越多地采用TPL，我们正在进行进一步的研究和开发工作，以提高TPL制造产量、扩展材料库并开发新的设计和表征工具。