面向光子封装的低损耗光耦合器制备方案

随着AI、高性能计算、数据中心等领域对光互连的需求持续增长，共封装光学（CPO）不断推高输入输出（I/O）密度，高效光耦合也因此成为核心挑战。要在光子集成电路（PIC）、光纤、有源光子器件之间实现低损耗光耦合，同时需要高精度对准能力与制造灵活性。Quantum X align通过自动对准的3D打印自由曲面微光学元件解决了这一难题，可降低耦合损耗、提升对准容差，支撑可扩展的光子封装。

面向可扩展光子耦合的3D打印光学元件

光耦合器可在光纤、光子集成电路（PIC）及其他光子器件之间高效传输光信号。3D打印微光学元件可支持多种耦合方案，包括光纤-芯片耦合、芯片-芯片边缘耦合、激光器-芯片耦合，以及通过光栅耦合器实现的表面耦合。

片上波导与单模光纤之间的模场直径（MFD）失配，需要精确的模式适配与对准才能实现低损耗耦合。3D打印自由曲面光学元件可直接制备在光纤、PIC及其他光子器件上，可灵活设计实现光束整形与模场适配，在降低插入损耗的同时提升对准容差与封装可靠性，是光子封装与下一代CPO架构的可扩展解决方案。

Quantum X align 制备光耦合器的核心优势

Quantum X align可实现亚dB级损耗的低损耗光耦合，提升对准容差，支撑可扩展光子封装与下一代光互连。它将自动对准技术与双光子灰度光刻（2GL®）高通量3D打印相结合，可直接在芯片与光纤上制备定制化自由曲面微光学元件，在简化集成的同时，满足先进光子器件所需的灵活性。

• 定制化自由曲面光束整形光学元件：可实现低损耗扩束耦合，优化模场匹配，提升无源对准的对准容差。
• 自动对准功能：可对准纤芯、芯片边缘与片上基准标记，实现结构的高精度放置；根据对准目标不同，检测精度可达100 nm级；专利光束阴影补偿技术支持在芯片边缘直接打印扩束器。
• 2GL® 3D打印技术：可快速制备高精度自由曲面微光学元件，形面精度优异，表面质量达光学级（Ra低至5 nm），打印速度比传统双光子聚合（2PP）最高快60倍。
• 可扩展制造能力：单次打印可最多处理4×8根光纤，支持最高150×150 mm²基板（含8英寸晶圆与单颗裸片）的晶圆级对准3D打印。
• 广泛的器件兼容性：适配主流PIC平台，包括氮化硅（SiN）、硅（Si）、绝缘体上硅（SOI）、磷化铟（InP）、砷化镓（GaAs）、薄膜铌酸锂（TFLN）；同时适配各类光纤，包括单模光纤（SMF）、多模光纤（MMF）、多芯光纤、光纤束、保偏（PM）光纤与光纤阵列。
• 经验证的光敏树脂材料：在紫外到近红外波段均具有高透明度，光学性能可定制，长期环境可靠性已得到验证。
• 易用的nanoPrintX软件：支持可视化作业设置与实时反馈，可简化常规与复杂对准工作流程。