[视频] Nanoscribe Quantum X align 用于光电集成封装工艺的纳米级3D打印机

Nanoscribe Quantum X align 可实现亚微米精度的自由曲面微光学元件直接打印、光纤微纳结构生成、以及光电集成芯片微纳结构生成等能力。可应用于微型成像光学器件（如微创内窥镜）的量产，以及高效光学互连封装实现等场景。可以将自由形式的微光学元件直接打印到光纤和光子芯片上，为微光学元件的设计和制造设立了新标准。

Quantum X align 提供稳健可靠的对准解决方案，通过芯片和光纤之间的自由空间微光耦合 (FSMOC) 实现高效的光耦合器。自动对齐 3D 打印显着减少了复杂的芯片级模场调谐，消除了主动对齐，并实现了在光学界面上前所未有地使用自由曲面微光学器件。

主要特征：
• 具有自动高精度对准功能的高性能3D微加工
• 在光纤和光子芯片的面上精确对准打印
• 自动检测和补偿3个旋转轴上的基板倾斜 新型高精度3D打印机为光子封装开启了前所未有的可能性，这有望开发出具有高数据处理能力的更节能的技术。
光子集成电路 (PIC) 将有助于以极低的功耗超越当今微电子的有限计算能力，推动人工智能或量子计算领域的应用。

具有纳米精度对准系统的最高分辨率 3D 打印机
Quantum X align 增强了 Nanoscribe 基于双光子聚合 (2PP) 的经过现场验证的 3D 微加工技术，它通过添加高精度对齐功能来实现印刷结构的高精度放置。使用这款具有纳米精度对齐 3D 打印功能的最高分辨率 3D 打印机，以亚微米精度将自由曲面微光学元件直接打印到光纤或光子芯片上。为光子集成和光子封装或微型成像光学器件生产高效的光学互连，例如用于微创内窥镜检查。

对齐，打印，完成
集成光子电路 (PIC) 或微型医疗设备的封装需要各种微光学元件相互之间进行繁琐的放置和主动对准。Quantum X align 简化了这个过程：自动检测光子芯片或光纤芯上的光学界面及其空间方向，并在考虑倾斜的情况下直接将自由形式的微光学元件或衍射元件打印到位。因此，工艺链的复杂性降低，装配公差放宽，同时实现更紧凑的设备。不再需要通常成本高昂的主动对准。

对准光纤和光子芯片
自动 3D 光纤纤芯检测系统和自动倾斜校正可确保在单切光纤或 V 形槽光纤阵列上打印时实现精确对准和最低耦合损耗。
Quantum X align 还具有共焦成像模块，用于基板形貌的 3D 映射和与预定义标记或波导的全自动 3D 对齐。这使得 Quantum X align 成为完美的 3D 对齐纳米加工工具，可将微光学元件直接 3D 打印到光子芯片的表面或小平面上，从而用于工业制造中的光子封装工艺。

与您的想法保持一致
具有纳米精度 3D 对准的双光子光刻系统，加上强大且用户友好的工作流程，也为超越微光学的 3D 微加工开辟了新的机会。从微流体到复杂的传感器系统或 MEMS：Quantum X align 是用于高精度直接激光写入的完美双光子光刻工具，即使在倾斜或成角度的结构上也能以最高精度自动定位到复杂的 3D 基板上。

技术特点简介
具有自动精确对准的高性能直接激光写入
光纤 3D 打印：基于纤芯检测在光纤端面上精确对齐打印
芯片上的 3D 打印：基于 3D 基板形貌映射​​在芯片表面或小平面上精确对齐打印
3D 对齐：自动检测和补偿 3 个旋转轴上的基板倾斜
用于高速微细加工的智能切片

印刷工艺和工作流程
基于双光子聚合（2PP）的高精度3D打印
使用浸入式激光光刻 (DiLL) 进行简单而可靠的设置
特征尺寸控制低至 100 纳米
在预定义位置对齐 3D 打印

自由空间微光耦合
自由空间微光耦合 (FSMOC) 为光子封装和集成提供了高度稳健和高效的光耦合解决方案。直接在芯片或光纤的光学界面上制造的自由曲面微光学器件可实现定制的光束整形和模场调整。这导致放宽了光学元件之间的对准公差并且消除了主动对准的需要，例如用于制造光学互连。FSMOC 使用灵活，可轻松定制以满足特定应用要求。甚至以前在芯片级进行的模场调整也可以转移到新的 3D 打印方法中。

具有成本效益的光子封装策略
放宽被动对准的对准公差
可实现的耦合损耗低至 ≤ 1 dB
轻松快速地适应新的要求和应用

基准参数
3D对准精度 低至 100 nm (xy) / 500 nm (z)
表面粗糙度 R a 低至 ≤ 10 nm
形状精度 S a ≤ 200 纳米 (ISO 25178)
特征尺寸控制2 低至 100 纳米
典型处理时间 8x 透镜光纤阵列 20 分钟
可实现的耦合损耗3 ≤ 1 分贝
一般系统属性
印刷技术
基于双光子聚合 (2PP)
浸入式激光光刻的3D 打印

承印物
光纤阵列（V 形槽）
单切光纤（单模/多模）
光子芯片（未安装/TO 罐）
晶圆从 1 英寸到 6 英寸（25.4 毫米到 150 毫米）
玻璃、硅、其他透明和不透明材料
更多形状因素根据要求

光树脂
Nanoscribe IP Photoresins（聚合物印刷）
对第三方和定制材料开放

最大打印面积 50 x 50 平方毫米
给定值可能因光树脂和结构几何形状而异。
1 检测精度取决于所选方法
2 100 nm 特征尺寸控制在所有空间方向
3典型应用的最佳案例，取决于设计、基板质量和测量方法

设备发布日期：2022年8月