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

2023-08-21 14:52

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。