Femtosecond laser direct writing is een veelbelovende technologie voor de fabricage van fotonisch geïntegreerde chips, voornamelijk vanwege het intrinsieke vermogen van driedimensionale (3-D) prototyping in transparante substraten. Momenteel, de moeilijkheid bij het induceren van grote veranderingen in de brekingsindex die soepel worden verdeeld in de met laser bestraalde gebieden, is het belangrijkste obstakel voor het produceren van compacte fotonische geïntegreerde schakelingen (PIC's). Onlangs, onderzoekers in China stelden een oplossing voor om het buigingsverlies van de golfgeleider bij kleine krommingsstralen met meer dan één orde van grootte te onderdrukken, het openen van een nieuwe weg naar inkrimping van 3D fotonische geïntegreerde schakelingen. Hun werk, getiteld "Onderdrukking van buigingsverlies bij het schrijven van driedimensionale optische golfgeleiders met femtoseconde laserpulsen, " werd gepubliceerd in Wetenschap China Natuurkunde, Mechanica en astronomie .

PIC's vervaardigd door volwassen fotolithografische technologieën worden gebruikt bij het detecteren, optische communicatie, optische signaalverwerking en biofotonica. Als een intrinsiek vlakke fabricagetechnologie, het verhogen van de integratiedichtheid in de fotolithografie hangt voornamelijk af van het verkleinen van de afmetingen van individuele componenten. Alternatief, PIC's van geometrisch complexe 3D-configuraties kunnen nu worden vervaardigd met behulp van femtoseconde laser direct schrijven, die potentieel een hoge integratiedichtheid en extreme flexibiliteit biedt in termen van geïntegreerde multifunctionele systemen zoals optofluïdica en optomechanica.

Momenteel, Van golfgeleiders die zijn ingeschreven in gesmolten silicaglas is aangetoond dat ze single-mode transmissie ondersteunen met voortplantingsverliezen van slechts 0,1 dB/cm bij een golflengte van 1550 nm. Echter, de typische toename van de brekingsindex die wordt veroorzaakt in fused silica door femtoseconde laserbestraling is in de orde van ~10-4-~10-3, wat aanleiding geeft tot grote buigverliezen bij kleine krommingsstralen. Dit is een groot obstakel geworden voor het produceren van compacte fotonische apparaten met de 3D-golfgeleiders geschreven door femtoseconde laserpulsen.

Om dit uitdagende probleem op te lossen, de onderzoekers schreven meerdere modificatiesporen in fused silica door femtoseconde laser direct schrijven, gerangschikt in twee reeksen om een ​​paar verticale modificatiewanden te vormen aan de twee zijden van de gebogen golfgeleider. De modificatiestructuren zorgen voor een sterke lokale verdichting van het materiaal, evenals aanzienlijk verhoogde structurele spanning in het geleidingsgebied. Als resultaat, het brekingsindexcontrast van bij de golfgeleiderbocht was aanzienlijk verhoogd. Door de geometrische parameters van de bend-loss-suppression-wanden (BLSW's) te optimaliseren, ze hebben met succes het buigverlies van gebogen golfgeleiders met een buigradius van 15 mm verminderd van ~3 dB naar ~0,3 dB.