借助光纤照明装置，可以使用 Quantum X align 触控屏轻松定位光纤芯。 首先，通过双击触摸屏手动粗略对准来定义光纤阵列上的打印区域。 然后，Quantum X align 以亚微米精度自动检测光纤的位置，并校准基底在空间所有方向上的倾斜。

为此，自动对焦程序首先会探测光纤的表面。 接下来，系统将会识别被照亮的光纤纤芯，并将纤芯的中心标记为与打印对象对准的虚拟坐标系的原点。虚拟 z 轴及其在空间中的方向由通过向下移动基底并识别光纤芯沿着载物台垂直移动至多个方位的位置来确定。 最终，光轴方向被检测到并设置为虚拟 z 轴以用于亚微米精度微光学元件的倾斜补偿打印。
 

为辅助光纤打印工作流程，Quantum X align 配备了红色 LED 光纤照明装置。 该装置最多可插入 32 根带有标准 PC 或 APC 连接器的单根光纤。 专门设计的光纤基底支架可固定单根光纤或光纤阵列，一次最多可装载四组光纤阵列。光纤基底支架装入打印机后，使用 Quantum X align触控屏上的实时显微镜相机轻松识别被点亮的光纤芯。 在屏幕上的双击能将载物台移动到 50 x 50 mm² 打印区域内的任何位置。您还可以使用十字线大致对齐打印过程与光纤。屏幕上的直观手势使您可以缩放找到合适的位置。

通常情况下，3D切片软件会准备好CAD设计以进行打印。这意味着通常使用CAD软件创建的CAD设计被加载到切片软件中，并设置打印参数，如切片和孵化距离。然而，nanoPrintX不仅仅是一个简单的3D切片软件。除了对准功能外，nanoPrintX还包括一些简单的构建块，如立方体、圆锥和圆柱，可以以多种不同的方式组合。此外，通过镜头节点，nanoPrintX包含了一个强大的参数化镜头设计工具。可以根据ISO标准10110开发球面和非球面镜。描述镜头的所有参数都可以传输到nanoPrintX，后者会自动渲染镜头设计。

自由空间微光学耦合（FSMOC）为光子封装和集成提供了一种高度稳健且高效的光耦合解决方案。直接在芯片或光纤的光学界面上打印的自由形式微光学器件能够实现定制的光束整形和模式场调整。这使得光学元件之间的对准公差放宽，并且无需主动对准，例如用于制造光学互连。FSMOC使用灵活，可以轻松定制以满足特定应用需求。甚至芯片级别的先前模式场调整也可以转移到新的3D打印方法中。

优势总结:

• 成本高效的光子封装策略
• 放宽的被动对准公差
• 可实现的耦合损耗低至≤1 dB
• 容易且快速适应新需求和应用

全新的工作流程可以实现加载多个 .stl 或 .obj 文件并将它们合并为一个完整的打印对象。 这使用户能够为打印对象的每个部分设置单独的打印参数，例如切片、剖面线  、激光功率或扫描速度。 在这种情况下，支撑部分可以使用粗略的参数以实现更快地打印，而光学部件（例如透镜表面）可以使用更精细的设置，从而使表面粗糙度 (Ra) 达到 10 nm 甚至更低。 当然，用户可以直接采用预定义的标准参数，也可以根据设计和特定要求进行参数定制。 然后将各个部分合并为一个打印项目并上传到 Quantum X align。

根据打印对象的功能要求调整打印参数可以节省宝贵的加工时间，并使 Quantum X align 能够在不到 20 分钟的时间内处理一个 8x V 形槽光纤阵列。
 

Quantum X align 具有高精度共聚焦成像模块，用于基底3D形貌的绘制。该模块集成于近红外激光器的光路中。激光束在样品表面扫描时，背散射光能被系统共聚焦地探测到。 通过垂直移动载物台并沿 z 轴多次重复扫描表面来高分辨地记录3D形貌。 检测器前端的空间过滤器针孔可确保只有来自焦平面的光被探测到，从而实现低至 100 nm 的横向探测精度。 因此，共聚焦模块可以测量到真实的 3D 形貌，并且比使用系统相机进行的基于图像的测量具有更高的精度。

打印对象的 3D 对准技术是基于具有高分辨率 3D 形貌绘制的共聚焦单元。 为了精确对准光子芯片上的光学元件，智能软件算法会自动识别预定义的标记和形貌特征，以确定芯片上波导的确切位置和方向。 然后将虚拟坐标系设置到波导的出口，使其光轴和方向完美对准。 根据该坐标系打印的光学元件可确保最佳的光学质量并最大限度地减少耦合损耗。 该项技术可以利用自由空间微光耦合 (FSMOC) 实现高效的光耦合。

通过硬件组件和软件的精确互动，可以制造带透镜的光纤阵列（LFA）和具有独特设计的光纤上的对准打印。使用nanoPrintX，可以在几步内设计出单个带透镜的光纤阵列（LFA）：在场景图中选择光纤节点，并将个别透镜设计作为.STL或.OBJ文件放置在光纤上。可以轻松生成相同打印的多个副本，或者每个光纤可以定制独特的设计。然后将打印项目上传到Quantum Xalign系统，可以从机器的触控屏或通过nanoConnectX远程启动。在快速对准之后，打印项目的虚拟光纤位置与检测到的位置匹配，完全自动开始对准打印。

nanoPrintX是一款基于场景图的打印项目开发软件。通过这种先进的树状数据结构，您可以轻松生成打印元素之间的逻辑关系，并分配各自的属性或打印参数。这使您可以准确定义打印结构如何与基板及彼此对齐。将多个CAD设计加载到一个场景中，并为每个部件设计分配不同的打印参数。这使您能够为每个部分微调打印以优化质量和速度。结合全新专利2GL®技术和智能切片功能的粗略速度打印参数，光学元件的打印速度可以提高多达60倍。许多操作可以通过拖放动态配置。

从顶部打印到芯片的侧面上，即垂直于基底表面，是一项具有挑战性的任务。它不仅要求精确的定位系统，还需要智能解决方案来克服“阴影效应”：当打印到光子芯片侧面时，很大一部分激光焦点处的能量会因基底边缘部分的阻挡而丢失。越靠近基底侧壁，阴影效应就越突出，因而需要更高的曝光剂量作为补偿。 Quantum X align采用专利工艺技术来自动补偿这种影响，并在打印过程中动态调整曝光条件。 这使得打印在基底侧面上的微光学器件和其他打印元件能具有亚微米形状精度。

Nanoscribe 的基底支架可确保精确固定单根光纤、光纤阵列和光子芯片，并在其界面上进行打印。 此外，基底支架还适配标准基底，例如显微镜载玻片和 1 至 6 英寸的晶圆。 Quantum X align 的高级界面定位系统包含两种互补模式，分别利用基底表面的反射和荧光进行界面定位。 结合浸入式激光光刻 (DiLL) 配置，各种强反射（例如硅片）、透明和不透明基底（例如玻璃和聚合物基底）都适用于Quantum X align设备。

浸入式激光光刻 (DiLL) 是 Quantum X align 的标准打印配置。 Nanoscribe 发明了这项市场上具有最高精度和最低像差的 3D 微纳加工专利技术。 在这种配置中，物镜浸入光敏树脂中，树脂同时也作为光学浸没介质。 由此带来的聚焦光学器件和打印材料之间的折射率匹配，保证了理想无像差的聚焦以及基于 2PP 的 3D 打印的最高分辨率。 此外，直写激光聚焦过程中不经过基底（区别于油浸配置），激光将直接把打印对象刻写在基底上。 因此，打印物体的高度不受限于聚焦光学器件的工作距离，这对于宏观尺寸结构的加工十分有利。

能精确和可靠找到任何基底界面的先进自动对焦系统，赋予了打印结果高度的可重复性。 同时配备的三个实时取景摄像头有助于过程控制和监控。 自动点胶器将准确剂量的光刻胶涂敷到基底上，减少工作量的同时并保证完全的远程操作。 为了简化硬件配置之间的切换，Quantum X align 还能自动识别安装的打印物镜和基底支架。 Quantum X align 软件用于实时控制和监控打印作业，并支持通过交互式触摸屏进行实时的直观操作，或通过远程访问软件 nanoConnectX 从办公室进行远程操作。 这种远程访问还能帮助简化多用户机构的工作。例如研究小组或部门的成员，他们可能拥有一种或多种设备，这样一来，每名用户都可以从自己的电脑单独控制 Quantum X align。

Quantum X align 是对具有亚微米特征尺寸、5 nm 及以下表面粗糙度和纳米级精度的物体进行高速 3D 微加工的理想工具。 只有对系统操作和安装条件的格外注意，才能最大限度地确保设备的高打印精度。 Quantum X align 应摆放在温度和湿度稳定的实验室内。 虽然打印机本身已经配有重型花岗岩底座，以减少环境振动和温度波动的影响，将高精度打印机安装在外部振动最小的位置仍然非常重要。 考虑到对UV 敏感光刻胶在设备外部的操作，我们因此建议为房间配备黄光环境，并满足化学实验室的基本要求来正确处理显影过程中产生的有机溶剂。

如果您想了解 Quantum X align 工作环境的具体情况，请联系我们并访问我们位于 Nanoscribe 的微纳加工体验中心或预约在线参观。