德国开发出直接激光焊接技术,光纤到芯片实现无粘合剂连接
近日,德国弗劳恩霍夫可靠性和微结构研究所(Fraunhofer IZM)的研究人员及其合作伙伴宣布成功开发出一种激光焊接技术,这种技术可以高效地将光纤固定在光子集成电路(PIC)上,并且无需利用粘合剂进行粘合。
该技术是为了响应生物光子传感技术而开发的,主要是利用了高度稳定光纤连接的小型化光子集成电路(PIC)系统。
(图片来源:Fraunhofer IZM)
以往,光子集成电路的光纤互连中经常需要用上粘合剂。然而,长期下来这种方案会导致光退化现象的发生,最终出现光传输损失。胶粘剂的柔软度会导致组件的位置随着时间的推移而变化,并且会在两层玻璃之间产生一个干扰点。随着胶粘剂的老化,这会导致信号衰减和连接变脆。
由于玻璃纤维和基材的体积不同,所要接合的两部分的热容量是不相等的,因此在加热和冷却方面具有不同的表现。如果没有适当的补偿差异,这可能导致在冷却过程中的变形和裂纹。为了解决这个问题,该团队使用一个单独的可调节激光器均匀地预热衬底,使光纤和衬底的熔化阶段同时发生。
该项目开发的技术已经不仅仅停留在实验装置阶段,他们开发的系统是为工业环境设计的。德国弗劳恩霍夫可靠性和微结构研究所(Fraunhofer IZM)与Finicontec Service合作,在自动化系统中实施了该技术工艺,并发现这一工艺具有高重复性和可扩展性。它配备了高达1300℃的热过程监控,精确到1 μm的定位系统,以及成像识别过程和控制软件。
“高自动化的潜力,使客户能够以最大的耦合效率使用光子集成电路(PIC)。产业整合意味着生物光子学应用领域的飞跃,也意味着量子通信和高性能光子学领域的飞跃。”Gómez表示。
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