Integration and interfacing of optoelectronics with femtosecond laser microstructuring and 3D-nanoprinting

De groeiende vraag naar hoge-snelheidsgegevensoverdracht in domeinen zoals artificiële intelligentie, cloud computing en grootschalige datacenters versnelt de overgang van elektrische naar optische verbindingen. Deze thesis draagt bij aan deze evolutie door compacte en schaalbare oplossingen te ontwikkelen voor het verpakken van efficiënte, kosteneffectieve lichtbronnen (vertical-cavity surface-emitting lasers, VCSELs) en hun koppeling met optische vezels, en ondersteunt zo de verdere ontwikkeling van transceivermodules voor co-packaged optics. Er worden drie hoofdonderzoekslijnen gevolgd. Ten eerste wordt femtoseconde-laserondersteunde chemische etsing toegepast om nauwkeurig gedefinieerde microwelletjes in glazen substraten te creëren, waardoor VCSEL-arrays betrouwbaar kunnen worden ingebed met zowel elektrische als optische toegang. Ten tweede wordt tweefotonpolymerisatie gebruikt om miniatuur micro-optica rechtstreeks bovenop de geïntegreerde lasers te vervaardigen, wat een efficiënte koppeling met enkelmodige vezels mogelijk maakt. Ten derde wordt een diffractieve bundelsplitser rechtstreeks op een vezeluiteinde gefabriceerd, waarmee één-naar-meerdere bundelverdeling wordt aangetoond die compatibel is met multikernvezelarchitecturen. Gezamenlijk tonen deze resultaten schaalbare fabricagestrategieën voor VCSEL-integratie en VCSEL-vezelinterfacing met behulp van geavanceerde laser-microstructurering. De ontwikkelde methoden effenen het pad naar dichte, energie-efficiënte optische verbindingen waarbij lichtbronnen, bundelvormende optica en vezels naadloos worden geïntegreerd op een gemeenschappelijk glazen platform.