陽輝レーザーのブログ

最近、Fraunhofer IZM が率いる研究チームは、溶融石英ガラス基板のフォトニック集積回路 (PIC) に光ファイバーを固定するための、接着剤不要で省スペースで信頼性の高い CO2 レーザー溶接プロセスの開発を発表しました。

報告によると、この作業は「PICWeld」Eurostar プロジェクトを中心に実施されており、参加者には Fraunhofer IZM の研究者とそのパートナーである LioniX International BV、Phix Photonics Assembly、ficonTEC Service GmbH が含まれます。 現在、このプロセスは自動キャリブレーション システムに統合されており、その高い再現性とスケーラビリティにより産業上の成熟度が証明されており、ガラスとガラスの接合技術は商用アプリケーションにとって非常に魅力的なものになっています。

これまで、フォトニック集積回路 (PIC) に基づく小型化されたシステムは、生物学的プロセスにおける可視光の役割を理解するために便利に使用できました。 ただし、このようなシステムには非常に安定した光ファイバー接続が必要であり、一般的に使用される接着剤は本質的に柔軟であるため、時間の経過とともにコンポーネントの位置が変化し、2 層のガラスの間に干渉点が生じます。 これにより、接着剤が古くなるにつれて、信号の減衰とファイバー接続がもろくなり、不安定になります。 接着接合の長期的な光学的劣化とかなり高い光伝送損失をもたらすことは、重要な生命科学および医療技術アプリケーションにおいて非常に致命的な脆弱性です。

これらの問題に対応して、共同研究チームは、CO2 レーザー溶接に基づいてガラスとガラスの透明な接合を行うための新しいプロセスを開発しました。 この新しい自動化システムにより、接着剤不要のインターフェースと、導波路一体型 PIC 用の光ファイバーの効率的な結合が可能になります。

プロセスが実際に使用される前に、研究者が克服しなければならない多くの課題がまだあります。ガラス繊維と基板の体積が異なるため、2 つの部分の熱容量は等しくありません。この違いにより、加熱と冷却の動作が大きく異なり、冷却中に変形や亀裂が発生するなど、さまざまな問題が発生する可能性があります。上記のフォトニクス専門家の解決策は、別々の個別に調整可能なレーザーによって基板を均一に予熱し、それによってファイバーと基板の溶融段階を同時に達成することです。

新しい自動位置合わせシステムには、1300°Cまでの熱プロセス監視、1μmの精度の位置決めシステム、画像認識プロセス、および制御ソフトウェアが装備されていることが報告されています。プロジェクトの過程で、このシステムを使用して接合部を溶接し、接合部の機能と初期の出来映えをテストしました。

2021 年の PICWeld プロジェクトの完了直後に、最初のフォローアップ プロジェクトが開始され、コリメータ、導波路チップ、マルチレンズ アレイ用の新しいファイバー結合技術が開発されます。

Fraunhofer IZM の Alethea Vanessa Zamora 博士は次のように説明しています。融合は、バイオフォトニクスの応用分野の飛躍を意味し、量子通信と高性能フォトニクスの飛躍も意味します。」