L'écriture directe par laser femtoseconde est une technologie prometteuse pour la fabrication de puces photoniques intégrées principalement en raison de sa capacité intrinsèque de prototypage tridimensionnel (3-D) dans des substrats transparents. Actuellement, la difficulté d'induire de grands changements d'indice de réfraction régulièrement distribués dans les régions irradiées par laser est le principal obstacle à la production de circuits intégrés photoniques compacts (PIC). Récemment, des chercheurs en Chine ont proposé une solution pour supprimer la perte de courbure du guide d'ondes à de petits rayons de courbure de plus d'un ordre de grandeur, ouvrant une nouvelle voie à la réduction de la taille des circuits intégrés photoniques 3D. Leur travail, intitulé "Suppression de la perte de courbure en écriture de guides d'ondes optiques tridimensionnels avec des impulsions laser femtosecondes, " a été publié dans Science Chine Physique, Mécanique &Astronomie .

Les PIC fabriqués par des technologies photolithographiques matures sont utilisés dans la détection, communications optiques, traitement du signal optique et biophotonique. En tant que technologie de fabrication intrinsèquement plane, l'augmentation de la densité d'intégration dans la photolithographie dépend principalement de la réduction des tailles des composants individuels. Alternativement, Les PIC de configurations 3D géométriquement complexes peuvent désormais être fabriqués à l'aide d'une écriture directe par laser femtoseconde, qui offre potentiellement une densité d'intégration élevée et une flexibilité extrême en termes de systèmes multifonctionnels intégrés tels que l'optofluidique et l'optomécanique.

Actuellement, Il a été démontré que les guides d'ondes inscrits dans du verre de silice fondue supportent la transmission monomode avec des pertes de propagation aussi faibles que 0,1 dB/cm à une longueur d'onde de 1550 nm. Cependant, l'augmentation typique de l'indice de réfraction induite dans la silice fondue par l'irradiation laser femtoseconde est de l'ordre de ~10-4-~10-3, donnant lieu à de grandes pertes de flexion à de petits rayons de courbure. Ceci est devenu un obstacle majeur à la réalisation de dispositifs photoniques compacts avec des guides d'ondes 3D écrits par des impulsions laser femtosecondes.

Pour résoudre ce problème difficile, les chercheurs ont inscrit de multiples pistes de modification dans de la silice fondue par écriture directe laser femtoseconde, disposés en deux réseaux pour former une paire de parois de modification verticales sur les deux côtés du guide d'ondes incurvé. Les structures de modification produisent une forte densification localisée du matériau, ainsi que des contraintes structurelles considérablement améliorées dans la région de guidage. Par conséquent, le contraste d'indice de réfraction au niveau de la courbure du guide d'ondes a été sensiblement augmenté. En optimisant les paramètres géométriques des murs de suppression des pertes de courbure (BLSW), ils ont réussi à réduire la perte de courbure des guides d'ondes incurvés avec un rayon de courbure de 15 mm de ~3 dB à ~0,3 dB.