卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的研究人员已经提出了一套灵活而又高效地将光学元件置入小体积系统的概念。他们使用高分辨率的3D打印工艺直接在光学微芯片或光纤上生产微小的光束形元件从而实现低损耗耦合。此方法取代了一些复杂的定位流程，而这些流程也正是当前应用发展的一大障碍。科学家们将他们的这一套全新的理念(既“利用原位3D纳米打印技术制备的自由形式的耦合元件可用于混合光子集成系统中”)发表在了杂志《自然-光子学》（Nature Photonics journal ）上。
由于数据通信量地不断增长，光通信技术因此也越来越重要。多年来，计算中心和全球电信网络一直在利用光学连接技术来快速和高效地传输着大量数据。而目前光子学面临的挑战是怎么将元件小型化，以及如何把这些元件组装在适于各种应用（如信息和通信技术，测量和传感器技术，医学工程领域）的小体积和高性能集成系统中。
通过3D纳米打印技术在光纤和微芯片上制备微透镜和微镜，这大大有利于光子系统的组装
混合动力系统在这一方面是具有非常高的效益。这些系统可以将许多不同功能的光学元件结合在一起。与单片集成电路系统相比，混合动力系统提供了更优越的性能和设计自由度，而且所有组件都是在芯片上制备的。比方说混合集成系统在组装到更复杂的系统之前会对所有组件进行单独的优化和测试。但是这种光学混合动力系统的设定需要复杂且昂贵的方法才能实现元件的高精度对准和光学接口的低损耗耦合。
KIT的研究人员已经开发出了一套全新的方案来解决光学微芯片相互间或微芯片与光纤间的耦合作用。他们使用的是极小的光束成形元件，这些元件是利用高精度3D打印技术直接在光学部件的刻面上打印出来的。而且利用这种技术几乎可以在三维空间中生成任意形状的元件，并且能够实现具有高定位公差的各种光学部件的低损耗耦合。
同时，研究人员也在实验中证实了他们的观点。他们生产设计多种微米级光束成形元件，并在各种芯片和光纤面上对其进行测试。这些科学家们也在《自然-光子学》（Nature Photonics）杂志上报道称生产的元件在磷化铟激光器和光纤之间的耦合效率高达88％。值得一提的是，这些实验都是在KIT本校的微纳米研究中心（IMT）、光学研究中心（IPQ）、信息系统技术研究中心（IAI）与柏林的弗劳恩霍夫电信研究所（Heinrich Hertz Institute，HHI）和苏黎世研究实验室（IBM Research）合作下进行的。目前Vanguard Photonics公司正将此技术运用到工业应用的领域。Vanguard Photonics是KIT旗下的公司，隶属于德国联邦教育和研究部（Federal Ministry of Education and Research）资助的PRIMA项目。
为了生产三维元件，研究人员使用了多光子光刻技术：就是一层一层地利用超短脉冲长度的激光在给定的结构中写入一个能同时硬化的光刻胶（光刻胶是微电子技术中微细图形加工的关键材料之一，特别是近年来大规模和超大规模集成电路的发展，更是大大促进了光刻胶的研究开发和应用。印刷工业是光刻胶应用的另一重要领域。1954 年由明斯克等人首先研究成功的聚乙烯醇肉桂酸脂就是用于印刷工业的，以后才用于电子工业。）。通过这种技术可以打印出只有几百纳米大小的3D结构。除了微透镜之外，该工艺还适合于生产其他自由形状的元件，例如可以同时适应光束形状和传播方向的微镜。另外，该工艺还可以制造完整的扩束多透镜系统。借助它们，组件在装配期间的定位公差还可以得到增强。
同时拥有IPQ负责人和IMT董事会成员，以及Vanguard Photonics公司联合创始人等多重身份的Christian Koos教授说：“今后我们的研究成果可以为高性能与多功能光学混合动力系统的自动化和低成本生产化铺平了道路。因此，它在集成光学在工业领域中的应用中具有巨大的潜力。”
文章来自nanowerk
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