研究人員使用他們所謂的 SmartPrint 工藝來開發新的聚合物材料

 

研究小組負責人說：“這些新材料和它們啟用的工藝可能會產生基于硅光子學的強大的新光子模塊。它們還可以用于光學傳感或為增強和虛擬現實應用制作全息顯示器。”

 

硅光子技術允許將基于光的組件集成到一個微型芯片上。盡管已經證明了硅光子器件的許多基本構建模塊，但仍需要更好的方法來制造將這些組件連接在一起的光學連接，以構建更復雜的系統。

 

研究人員報告了新的聚合物材料，這些材料的折射率可以通過紫外 (UV) 光進行調節，并且光學損耗低。這些材料允許使用與用于制造基于芯片的光子元件的 CMOS 制造技術兼容的低成本、高吞吐量光刻系統將單模光學互連直接印刷到干膜材料中。

 

這項技術使制造光學互連變得更加實用，可用于使互聯網——尤其是使其運行的數據中心——更加高效，與電子產品相比，光互連可以提高數據吞吐量，同時產生更少的熱量。這降低了功耗和冷卻要求。

 

用燈代替電線

 

該研究擴展了研究人員先前開發的稱為 S-BOC 的乙烯基苯硫酚聚合物材料系統。這種材料的折射率可以使用紫外線照射進行修改。在這項新工作中，研究人員對 S-BOC 進行了部分氟化以提高其光效率。這種名為 FS-BOC 的新材料系統表現出比許多其他光互連材料更低的光傳播損耗。

 

“使用這種材料，我們可以使用我們稱之為 SmartPrint 的工藝直接在不同的光學印刷電路板元件之間寫入光學互連，例如我們的合作者康寧公司的 Lars Brusberg 提供的離子交換 (IOX) 玻璃波導，”研究人員說。

為了執行 SmartPrint 工藝，將 FS-BOC 薄膜直接應用于光子組件。不需要機械對準，因為光學互連是使用無掩模光刻系統制造的，該系統通過查看組件來計算需要互連的位置，然后使用曝光將光學互連寫入聚合物中。除了將聚合物薄膜短暫加熱至 90 °C 外，無需其他處理。因為制造方法是無掩模的，所以無需制作新的光掩模就可以改變寫入圖案。

 

創建更節能的連接

 

為了演示新材料，研究人員將它們直接沉積在離子交換玻璃波導陣列上，這些陣列通常用于集成光子器件。然后，他們打印了允許光從一個 IOX 波導中傳播所需的耦合特征，傳播到新制造的聚合物互連中，然后進入與初始 IOX 波導相鄰的第二個 IOX 波導。

 

據研究人員稱，聚合物光學互連工作良好，傳播和耦合損耗低，這意味著光在互連內部或與其他組件之間傳播時損失很少。

研究人員現在正在努力提高材料在高溫下的折射率對比度和性能。更高的折射率對比度將使材料更能容忍制造變化，而互連可能需要高溫性能來承受在 200 °C 以上發生的回流焊工藝。