3Dプリントされた表面マイクロレンズがフォトニックパッケージングの課題を克服

3Dプリントされた表面マイクロレンズがフォトニックパッケージングの課題を克服
出典: 光は世界を旅する

フォトニック集積回路 (PIC) は、新たなアプリケーションを開拓することで大きな変革を起こそうとしています。この成功は、卓越した機能性と堅牢性と前例のないパフォーマンスとスケーラビリティを組み合わせた、高度なウエハー規模の小型光子デバイス製造に大きく依存しています。

しかし、PIC のコスト効率の高い大量生産は専用のファウンドリ サービスを通じて広く利用可能になっているものの、スケーラブルなフォトニック パッケージングとシステム アセンブリは依然として大きな課題であり、商用アプリケーションの加速に対する障壁となっています。

図 1. 3D プリントされた表面接続型マイクロレンズに基づく光学アセンブリの概略図。具体的には、パッケージ レベルの光チップ間接続およびファイバー間接続は、通常、いわゆるバット カップリングに依存しており、デバイスの面が密接に接続されるか、直接物理的に接触します。このアプローチでは通常、サブミクロンの精度を備えた高精度のアクティブアライメントが必要となり、組み立てプロセスが複雑になります。さらに、特に屈折率のコントラストが異なる導波路を接続する場合、モード フィールドを一致させることは困難になる可能性があります。

カールスルーエ工科大学(KIT)の Yilin Xu 博士と Christian Koos 教授が率いる科学者チームは、最近 Light: Advanced Manufacturing 誌に掲載された論文で、3D プリントされたファセット マイクロレンズ(FaML)が PIC ベースのソリューションのスケーラビリティの課題を克服できることを実証しました。

図 2. 3D プリントされた面取り付け型マイクロレンズを使用したシングルモード ファイバー アレイ (FA) とエッジ発光 SiP 導波路アレイ間の結合 (FaML、中央の顕微鏡画像)。左と右の挿入図 (i) と (ii) は、それぞれ SiP 側と FA 側の FaML の拡大走査型電子顕微鏡 (SEM) 画像を示しています。
FaML は、多光子リソグラフィーを使用して光学部品のさまざまな側面に高精度で印刷することができ、自由に設計された屈折面または反射面を通じて放射される光線を形作る可能性を提供します。具体的には、デバイス固有のモード フィールドに関係なく、ビームを比較的大きな直径にコリメートできます。このアプローチにより、軸方向および横方向の位置合わせ許容範囲が緩和されます。
彼らの研究結果は、高価なアクティブアライメントは時代遅れであり、マシンビジョンまたは単純な機械的ストップに基づくパッシブアセンブリ技術に置き換えることができることを意味します。さらに、FaML コンセプトにより、PIC ファセット間の自由空間ビーム パスに光アイソレータや偏光ビーム スプリッタなどの個別の光学素子を挿入できるようになります。

研究者らは、これまでの研究を基に、技術的に関連性の高い一連の選別されたデモンストレーションで、この計画の実現可能性と汎用性を実証した。最初の一連の実験では、ファイバー アレイをエッジ結合シリコン フォトニクス (SiP) チップのアレイに結合し、各インターフェイスで 1.4 dB の挿入損失と ±6 μm の並進 1 dB アライメント許容差を達成しました。

これは、ミクロンレベルのアライメント許容差を備えたエッジ起動 SiP 導波路インターフェースとしては最も低い損失です。研究者らはさらに、この方式は優れた位置合わせ許容度を備えており、従来の射出成形部品を使用して非接触型のプラグ可能な光ファイバーチップインターフェースを実現できることを実証しました。

図 3. レーザーおよびファイバー面上の専用 FaML を介してシングルモード ファイバー アレイ (FA) に結合された角度付き DFB レーザー アレイで構成されるアセンブリのデモンストレーション。
2番目の一連の実験では、研究者らは標準的なマシンビジョン技術を使用して調整されたミリメートル範囲での自由空間伝送を実証しました。 3 番目の一連の実験では、最終的に InP レーザーと SMF アレイ間のインターフェースに焦点が当てられました。これらの実験で、研究者らは、傾斜した光学面のみで構成される非平面ビーム経路を介して平面デバイスを結合し、超低反射を実現できることを実証しました。

FaML アプローチの優れた汎用性の実証に基づいて、研究者たちは、彼らのコンセプトが、現在の課題のほとんどを克服できる高度なフォトニック システムの組み立てへの魅力的な道を開くと考えています。 FaML コンセプトは、基盤となる PIC のウェハレベルのバッチ製造を補完する、スケーラブルで柔軟なフォトニック パッケージング コンセプトへの道を開き、今日の統合光学における最も困難な課題の 1 つに対処します。

関連リンク: https://phys.org/news/2023-07-3d ... -faml-photonic.html

チップ、レーザー

<<:  Desktop Health が 3D プリント医療ソリューションをサポートする 3D バイオプロッター向け PrintRoll ビルド プラットフォームを発表

>>:  香港城市大学が骨修復用のスマートスキャフォールドを開発、3D/4Dバイオ圧電印刷の新たな可能性を実証

推薦する

詳細分析 | 3Dプリント技術とポリマー材料

3Dプリントのアイデアは、19世紀のアメリカにまで遡ることができます。3Dプリントまたはラピッドプ...

3Dプリンティング医療機器専門委員会の第1回および第2回理事会が北京で開催されました。

最近、北京で「中国医療機器産業協会3Dプリント医療機器専門委員会第1回第2回理事会」が開催されました...

SLMの軽量3Dプリント技術により、宇宙望遠鏡の金属ミラーの重量が75%削減される

金属3Dプリント軽量化技術は、航空宇宙などの分野で使用され始めています。2018年1月25日、Ant...

B-Rui市場における3Dプリントサービスの応用展望

3D プリント サービスに関して言えば、過去 2 年間でより一般的になったのは、Shapeways...

わずか129元、最新の3Dプリントマイクロランドスケープ水槽がAdditive Cloud 3D Mallで入手可能

近年、都市化や工業化が進み、私たちは鉄とコンクリートで構築された空間で暮らすようになり、本来は自然の...

積層造形法の活用方法に関するハネウェルのインタビュー

出典: 広西付加製造協会Dave Dietrich 氏は Honeywell Aerospace の...

Putzmeister と ZÜBLIN が STRABAG 倉庫のサポート壁を 3D プリント

2024年5月、アンタークティックベアは、ドイツのシュトゥットガルトにあるSTRABAG BMTI...

北京ベンツ、リーン経営革新に3Dプリント技術を採用

ドイツの自動車ブランドであるメルセデス・ベンツは、世界で最も成功している高級車ブランドの一つと考えら...

フォックスコンが3Dプリンターを受託製造。大量消費の時代が来るのか?

FDM デスクトップ 3D プリンターの生産は、携帯電話業界にますます似てきています。ブランド所有...

2018年中国温州3Dプリント靴型製造技術応用フォーラムが成功裏に開催されました

「中国製造2025」行動計画にうまく対応し、製造大国の戦略要件の実現を全面的に推進し、3Dプリント...

EOS、ドイツのインダストリー4.0付加製造の産業応用の永続的な推進者

2017 年 10 月 16 日の朝、e-works が主催する第 7 回ドイツ インダストリー ...

LuxexcelとIFB Solutionsが初の眼科用3Dプリントプラットフォームを締結

この投稿は Little Soft Bear によって 2017-9-11 16:03 に最後に編集...

Factum Arteの3Dプリント部品がジュリオ・ロマーノ展で展示される

この投稿は Bingdunxiong によって 2022-7-31 09:34 に最後に編集されまし...

3Dプリントがスパゲッティのように見えないようにする方法

この投稿は Bingdunxiong によって 2023-7-17 12:02 に最後に編集されまし...

選択的に強化された 3D プリントされたマイクロ流体ガス検知器が車両内の VOC の監視に役立ちます

出典: マイクロ流体コネクテッドモビリティの時代において、車内の揮発性有機化合物 (VOC) の監視...