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  • 中国科学技术协会
  • 主办单位：
  • 中国仪器仪表学会、上海光学仪器研究所、中国光学学会工程光学专业委员会
  • 主  编：
  • 庄松林
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  • 上海市军工路516号上海理工大学《光学仪器》编辑部
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  • 200093
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  • 1005-5630
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基于飞秒激光加工的光芯片后处理技术研究
Research on post-processing technology of optical chips based on femtosecond laser processing
投稿时间：2025-02-11  
DOI：10.3969/j.issn.1005-5630.202502110021
中文关键词:  飞秒激光  光芯片  平面波导光栅  微环阵列
英文关键词:femtosecond laser  photonic chip  planar waveguide grating  microring array
基金项目:国家重点研发计划项目（2022YFE0107400）；国家自然科学基金（U23A20381，1933005）；上海市科学技术委员会项目（23010503600，23530730500）；嘉兴市科技计划项目（2023AY31016）
作者单位E-mail
李想 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院 上海市现代光学系统重点实验室,上海 200093  
李俊豪 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院 上海市现代光学系统重点实验室,上海 200093  
于志恒 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院 上海市现代光学系统重点实验室,上海 200093
嘉兴南湖学院 机电工程学院,浙江 嘉兴 314001 		 
杨存亮 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院 上海市现代光学系统重点实验室,上海 200093  
郭洪菊 出版印刷高等专科学校 信息与智能工程系,上海 201404  
王晶晶 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院 上海市现代光学系统重点实验室,上海 200093  
冯吉军 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院 上海市现代光学系统重点实验室,上海 200093 fjijun@usst.edu.cn 
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中文摘要:
      传统的集成光芯片在制造过程中受到工艺误差的影响，易导致器件性能不确定，因而限制了其在光学通信与信息处理中的应用。本研究展示了一种基于飞秒激光加工技术的光芯片后处理方法，即在光芯片制造完成后，通过飞秒激光诱导包层或芯层折射率发生变化，进而灵活地修改或优化芯片中器件的性能。研究了不同芯层材料光芯片中的核心元件，如平面波导光栅、微环谐振器和微环阵列的性能调控与结构优化。结果表明，在制造完成的光芯片上，飞秒激光加工技术可以使平面波导在1550 nm附近产生新的吸收峰，使硅微环谐振峰实现约6.1 nm的偏移；同时，通过在微环阵列上方制备光栅，可有效提升谐振波处光信号的出射效率。本文提出的光芯片后处理方法可为光子集成回路的高精度制造与功能拓展提供新的途径，具有广阔的应用前景。
英文摘要:
      Traditional integrated photonic chip is affected by the fabrication error in the manufacturing process, which easily leads to the uncertain performance of the device, thus limiting its application in optical communication and information processing. This study presents a post-trimming method of photonic chips based on femtosecond laser machining technology, which means that the refractive index of the cladding or core material is induced by femtosecond laser After the photonic chip is manufactured, the performance of the device in the chip is corrected or optimized flexibly. The performance control and structure optimization of core components in photonic chips with different core layers, such as planar waveguide grating, microring resonator and microring array, were studied. The results show that femtosecond laser machining can produce an absorption peak near 1550 nm on the fabricated photonic chip. The resonant peak of the silicon microring is shifted about 6.1 nm. The output efficiency of resonant wavelength light can also be improved by preparing grating above the microring array. The photonic chip post-trimming method proposed in this paper can provide a new way for high-precision manufacturing and function expansion of photonic integrated circuits, and has broad application prospects.
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