Femtosekund laser direktskrivning är en lovande teknik för tillverkning av fotoniska integrerade chip, främst på grund av dess inneboende förmåga till tredimensionell (3-D) prototypframställning i transparenta substrat. För närvarande, svårigheten att inducera stora brytningsindexförändringar jämnt fördelade i de laserbestrålade områdena är det största hindret för att producera kompakta fotoniska integrerade kretsar (PIC). Nyligen, forskare i Kina föreslog en lösning för att undertrycka böjförlusten av vågledaren vid små krökningsradier med mer än en storleksordning, öppnar en ny väg för att minska 3D-fotoniska integrerade kretsar. Deras arbete, med titeln "Undertryckning av böjförlust i skrift av tredimensionella optiska vågledare med femtosekundlaserpulser, " publicerades i Vetenskap Kina Fysik, Mekanik och astronomi .

PICs tillverkade av mogna fotolitografiska tekniker används vid avkänning, optisk kommunikation, optisk signalbehandling och biofotonik. Som en i sig plan tillverkningsteknik, Att öka integrationstätheten i fotolitografin beror huvudsakligen på att minska storleken på enskilda komponenter. Alternativt PICs av geometriskt komplexa 3D-konfigurationer kan nu tillverkas med femtosekund laser direktskrivning, vilket potentiellt ger hög integrationstäthet och extrem flexibilitet när det gäller integrerade multifunktionella system som optofluidik och optomekanik.

För närvarande, vågledare inskrivna i smält kiselglas har visats stödja enkelmodstransmission med utbredningsförluster så låga som 0,1 dB/cm vid 1550 nm våglängd. Dock, den typiska ökningen av brytningsindex som induceras i sammansmält kiseldioxid av femtosekundlaserbestrålning är i storleksordningen ~10-4-~10-3, ger upphov till stora böjförluster vid små krökningsradier. Detta har blivit ett stort hinder för att producera kompakta fotoniska enheter med 3D-vågledarna skrivna av femtosekundlaserpulser.

För att lösa detta utmanande problem, forskarna skrev in flera modifieringsspår i smält kisel genom femtosekund laser direktskrivning, anordnade i två grupperingar för att bilda ett par vertikala modifieringsväggar på de två sidorna av den krökta vågledaren. Modifieringsstrukturerna ger en stark lokaliserad förtätning av materialet, såväl som avsevärt förbättrad strukturell spänning i det styrande området. Som ett resultat, brytningsindexkontrasten vid vågledarböjningen ökades avsevärt. Genom att optimera de geometriska parametrarna för böj-förlust-undertryckande väggar (BLSWs), de minskade framgångsrikt böjförlusten för krökta vågledare med en böjningsradie på 15 mm från ~3 dB till ~0,3 dB.