德國開發(fā)出直接激光焊接技術(shù)，光纖到芯片實現(xiàn)無粘合劑連接

近日，德國弗勞恩霍夫可靠性和微結(jié)構(gòu)研究所（Fraunhofer IZM）的研究人員及其合作伙伴宣布成功開發(fā)出一種激光焊接技術(shù)，這種技術(shù)可以高效地將光纖固定在光子集成電路（PIC）上，并且無需利用粘合劑進(jìn)行粘合。

該技術(shù)是為了響應(yīng)生物光子傳感技術(shù)而開發(fā)的，主要是利用了高度穩(wěn)定光纖連接的小型化光子集成電路（PIC）系統(tǒng)。

（圖片來源：Fraunhofer IZM）

以往，光子集成電路的光纖互連中經(jīng)常需要用上粘合劑。然而，長期下來這種方案會導(dǎo)致光退化現(xiàn)象的發(fā)生，最終出現(xiàn)光傳輸損失。膠粘劑的柔軟度會導(dǎo)致組件的位置隨著時間的推移而變化，并且會在兩層玻璃之間產(chǎn)生一個干擾點。隨著膠粘劑的老化，這會導(dǎo)致信號衰減和連接變脆。

由于玻璃纖維和基材的體積不同，所要接合的兩部分的熱容量是不相等的，因此在加熱和冷卻方面具有不同的表現(xiàn)。如果沒有適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償差異，這可能導(dǎo)致在冷卻過程中的變形和裂紋。為了解決這個問題，該團(tuán)隊使用一個單獨的可調(diào)節(jié)激光器均勻地預(yù)熱襯底，使光纖和襯底的熔化階段同時發(fā)生。

該項目開發(fā)的技術(shù)已經(jīng)不僅僅停留在實驗裝置階段，他們開發(fā)的系統(tǒng)是為工業(yè)環(huán)境設(shè)計的。德國弗勞恩霍夫可靠性和微結(jié)構(gòu)研究所（Fraunhofer IZM）與Finicontec Service合作，在自動化系統(tǒng)中實施了該技術(shù)工藝，并發(fā)現(xiàn)這一工藝具有高重復(fù)性和可擴(kuò)展性。它配備了高達(dá)1300℃的熱過程監(jiān)控，精確到1 μm的定位系統(tǒng)，以及成像識別過程和控制軟件。

“高自動化的潛力，使客戶能夠以最大的耦合效率使用光子集成電路（PIC）。產(chǎn)業(yè)整合意味著生物光子學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的飛躍，也意味著量子通信和高性能光子學(xué)領(lǐng)域的飛躍。”Gómez表示。