Opto-elektronische integratie biedt een veelbelovende strategie om tegelijkertijd de voordelen van elektronen en fotonen te verkrijgen wanneer ze als informatiedragers dienen, inclusief communicatie met hoge dichtheid en snelle informatieverwerking, de weg vrijmaakt voor de volgende generatie geïntegreerde schakelingen (IC's).

De steeds toenemende vraag naar bandbreedte en informatiedichtheid in IC's vraagt ​​om micro/nano-functionele apparaten die kunnen worden gefabriceerd in 3D-IC's, wat wenselijk is vanwege hun verbeterde prestaties bij gegevensverwerking bij een lager verbruik. In zulke sterk geïntegreerde schakelingen, echter, selectieve elektrische modulatie van specifieke optische apparaten op micro-/nanoschaal, inclusief lichtbronnen en golfgeleiders, is een belangrijke vereiste voor het opleveren van meer functionele en compactere geïntegreerde elementen, maar wordt gehinderd door de niet-lineariteit die wordt aangetroffen in de huidige elektro-optische materialen.

Femtoseconde laser direct schrijven (FsLDW), als een van de 3D-printtechnieken, maakt de directe en adresseerbare constructie mogelijk van 3D-geïntegreerde opto-elektronische apparaten met behulp van organische verbindingen met twee-foton-gepolymeriseerde kenmerken. Met dopingflexibiliteit, de gepolymeriseerde microstructuren kunnen gemakkelijk worden opgenomen met organische kleurstofmoleculen om functionele apparaten te produceren, zoals coherente laserbronnen. Aanvullend, organische polymeren hebben een uitstekende respons op externe prikkels, inclusief temperatuur. Hun grote thermo-optische coëfficiënt maakt de realisatie van de elektrische afstemming van resonantiegolflengten met hoge efficiëntie mogelijk wanneer ze worden gefabriceerd in microholtestructuren. De integratie van een thermo-responsieve polymere microlaser met daaronder een elektrische microverwarmer op de 3D-fabricagemanier kan worden gebruikt als een effectieve hybride microlasermodule met selectieve elektrische modulatie naar optisch-elektronische integratie.

Nutsvoorzieningen, Professor Yong Sheng Zhao's groep in het Instituut voor Chemie, De Chinese Academie van Wetenschappen heeft een in situ elektrisch gemoduleerde microlasermodule gedemonstreerd op basis van 3D-geprinte, met kleurstof gedoteerde polymere microschijven, die is gepubliceerd in Wetenschap China Chemie .

Het thermo-optische effect van de polymeermatrix maakte het mogelijk de lasermodi van de microschijf bij verwarming af te stemmen. De vormontwerpbaarheid van FsLDW maakt de fabricage van microstructuren op een hoger niveau mogelijk om lichtsignalen te manipuleren, inclusief de aan de golfgeleider gekoppelde microschijven voor lichte afstandsbediening en de gekoppelde dubbele microschijfresonatoren voor selectie van de lasermodus. De laatste microstructuur werd verder geïntegreerd met een elektrische microverwarmer eronder.

Als resultaat, de resonantiegolflengte van de holte kan worden verschoven op basis van door weerstandsverwarming gecontroleerde optische lengteverandering door het thermo-optische effect van polymeer matrixmateriaal, die een elektrische modulatie van de uitgangsgolflengte van de 3D-geprinte microlasermodule mogelijk maakt.