为了满足对紧凑、应用定制化光子元件日益增长的需求，比利时布鲁塞尔自由大学（Vrije Universiteit Brussel）的研究团队开发出一种超紧凑的1×4多芯光纤光分路器。该器件通过最新一代Nanoscribe Quantum X shape系统的高分辨率3D微纳制造，集成了多模干涉耦合器、渐变锥形过渡结构和S型波导弯道，实现了从单芯光纤到多芯光纤的直接、低损耗耦合。180 µm的极小占用面积充分展示了双光子聚合（Two-Photon Polymerization, 2PP）技术在结构设计自由度和微纳加工精度上的强大能力。此项突破充分证明了高分辨率3D打印在电信、量子技术和医疗光纤传感等领域实现可规模化、定制化光子集成的巨大潜力。
传统的制造方法（如平面光刻或光纤熔接）在制作微型、三维自由曲面光子元件时，常面临设计受限、工艺复杂和性能不稳定等难题。而通过双光子聚合，研究人员可以直接打印出平滑的波导过渡、紧凑的S弯以及高度对准的结构，而且一次曝光打印即可完成。借助Nanoscribe Quantum X shape高分辨率3D打印系统，团队在玻璃基底上使用IP-Dip光刻胶打印出这款1×4分光器，实现了光学功能的高度集成和微米级精确控制。
新开发的1×4分路器旨在实现紧凑性、光学精确性以及与现有光纤系统的兼容性。其结构包括一个三角形多模干涉耦合器、用于波导路径的S型弯道和用于匹配光纤模式轮廓的渐变锥形过渡结构。这些特征被集成到一个优化后长度仅为180微米的3D模型中。该器件使用Nanoscribe的IP-Dip树脂通过双光子聚合工艺制造，具备高光学透明度和亚微米分辨率。打印出的器件能够将光选择性地路由到多芯光纤的四个特定光芯，非常适合用于基于光纤的传感器、光学网络或光纤实验室系统。
传统制造方法，如光刻或光纤熔接，在制造微型、自由曲面3D光子器件时往往存在局限性。相比之下，双光子聚合可以直接打印出平滑的波导过渡、紧凑的弯道以及高度对准的结构——全部在单一步骤中完成。研究人员使用基于2PP的高分辨率3D打印机Nanoscribe Quantum X shape，直接在聚合物中生产了这种分路器。能够以亚微米精度直接打印自由曲面3D结构，对于光分路器的性能至关重要。
制造完成后，研究人员将光分路器与单芯和多芯光纤进行对接耦合，以评估其传输性能。他们对插入损耗、波长依赖性和偏振行为进行了表征，覆盖C波段和L波段。中心输出通道始终表现出最低的插入损耗，而外侧通道由于S型弯道而出现较高的损耗。平均每个通道的插入损耗约为-3 dB。器件还表现出较低的偏振相关损耗，证明了设计的有效性和3D打印工艺的高精度。
这款3D打印分路器满足了电信、量子技术和医疗诊断等领域对紧凑、定制化光子元件日益增长的需求。例如，在机器人仪器或内窥镜的实时形状传感中，多芯光纤用于检测人体内部的细微运动和形变。分路器使这些复杂光纤能够直接连接到单芯探测器，而无需体积庞大、对准要求严格的扇出模块。在电信应用中，它支持空间分复用以提高带宽。在量子通信中，它也开辟了新的可能性，可以将光精确引入选定的光芯，实现多路复用和安全的信号分离。凭借其紧凑的外形和高度的可定制性，分路器能够适配不同的芯径和系统布局。其设计降低了封装复杂性，提高了信号稳定性，并为高性能光子制造带来了新的机遇。
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