A escrita direta a laser de femtosegundo é uma tecnologia promissora para a fabricação de chips integrados fotônicos, principalmente devido à sua capacidade intrínseca de prototipagem tridimensional (3-D) em substratos transparentes. Atualmente, a dificuldade em induzir grandes mudanças no índice de refração distribuídas suavemente nas regiões irradiadas com laser é o principal obstáculo para a produção de circuitos integrados fotônicos compactos (PICs). Recentemente, pesquisadores na China propuseram uma solução para suprimir a perda de curvatura do guia de ondas em pequenos raios de curvatura em mais de uma ordem de magnitude, abrindo um novo caminho para reduzir o tamanho dos circuitos integrados fotônicos 3-D. Trabalho deles, intitulado "Supressão de perda de curvatura na escrita de guias de ondas ópticas tridimensionais com pulsos de laser de femtossegundos, "foi publicado em Science China Physics, Mecânica e Astronomia .

PICs fabricados por tecnologias fotolitográficas maduras são usados ​​na detecção, comunicações ópticas, processamento óptico de sinais e biofotônica. Como uma tecnologia de fabricação intrinsecamente plana, aumentar a densidade de integração na fotolitografia depende principalmente da redução dos tamanhos dos componentes individuais. Alternativamente, PICs de configurações 3-D geometricamente complexas agora podem ser fabricados usando gravação direta a laser de femtossegundo, que potencialmente fornece alta densidade de integração e extrema flexibilidade em termos de sistemas multifuncionais integrados, como optofluídica e optomecânica.

Atualmente, Foi demonstrado que os guias de onda inscritos em vidro de sílica fundida suportam a transmissão de modo único com perdas de propagação tão baixas quanto 0,1 dB / cm em comprimento de onda de 1550 nm. Contudo, o aumento do índice de refração típico induzido na sílica fundida por irradiação a laser de femtossegundo é da ordem de ~ 10-4- ~ 10-3, dando origem a grandes perdas por flexão em pequenos raios de curvatura. Isso se tornou um grande obstáculo para a produção de dispositivos fotônicos compactos com guias de onda 3-D escritos por pulsos de laser de femtossegundos.

Para resolver este problema desafiador, os pesquisadores inscreveram várias trilhas de modificação em sílica fundida por gravação direta a laser de femtossegundo, dispostos em duas matrizes para formar um par de paredes de modificação verticais nos dois lados do guia de ondas curvo. As estruturas de modificação produzem uma forte densificação localizada do material, bem como tensões estruturais significativamente aumentadas na região guia. Como resultado, o contraste do índice de refração na curva do guia de ondas foi substancialmente aumentado. Ao otimizar os parâmetros geométricos das paredes de supressão de perda de curvatura (BLSWs), eles reduziram com sucesso a perda de curvatura de guias de onda curvos com um raio de curvatura de 15 mm de ~ 3 dB para ~ 0,3 dB.