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研究人员将多种材料制成的光学器件集成到单个芯片上

导读华盛顿——研究人员已经开发出一种高度精确的方法,可以在单个芯片上组装多个极其靠近的微米级光学设备。这种新方法有朝一日可以实现基于芯

华盛顿——研究人员已经开发出一种高度精确的方法,可以在单个芯片上组装多个极其靠近的微米级光学设备。这种新方法有朝一日可以实现基于芯片的光学系统的大批量制造,从而实现更紧凑的光通信设备和先进的成像器。

英国斯特拉斯克莱德大学的Dimitars Jevtics “基于硅晶体管的电子产品的发展使芯片上的系统变得越来越强大和灵活。”“然而,芯片上的光学系统需要在单个芯片上集成不同的材料,因此没有看到与硅电子相同的规模发展。”

在Optica 出版集团期刊《光学材料快报》中,Jevtics 及其同事描述了他们的新转移印刷工艺,并展示了其将多种材料制成的设备放置在单个芯片上的能力,所有设备都集成在与设备本身尺寸相似的占地面积内。虽然其他方法通常仅限于单一材料,但这种新方法提供了一个材料工具箱,未来的系统设计人员可以从中进行绘制。

“例如,片上光通信将需要将光源、通道和探测器组装到可以与硅芯片集成的子组件上,”Jevtics 说。“我们的转移印刷工艺可以扩大规模,将数千个由不同材料制成的设备集成到单个晶圆上。这将使微米级光学设备能够被整合到未来用于高密度通信的计算机芯片或芯片实验室生物传感平台中。”

更好的取放方式

在芯片上组装多个设备的最大挑战之一是尝试将它们非常靠近地放置在一起,而不会干扰芯片上已有的设备。为了实现这一目标,研究人员开发了一种基于可逆粘附的方法,在该方法中,设备被拾取并从其生长基底上释放并放置在新的表面上。

新方法使用安装在机器人运动控制台上的软聚合物印章从制造光学设备的基板上拾取光学设备。然后将要放置的基板放置在悬挂装置下方,并使用显微镜准确对齐。一旦正确对齐,两个表面就会接触,从而将器件从聚合物印模上释放出来并将其沉积到目标表面上。精确微组装机器人、纳米制造技术和显微图像处理的进步使这种方法成为可能。

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