La scrittura diretta con laser a femtosecondi è una tecnologia promettente per la fabbricazione di chip fotonici integrati principalmente grazie alla sua capacità intrinseca di prototipazione tridimensionale (3-D) in substrati trasparenti. Attualmente, la difficoltà nell'indurre grandi cambiamenti dell'indice di rifrazione distribuiti uniformemente nelle regioni irradiate dal laser è il principale ostacolo alla produzione di circuiti integrati fotonici compatti (PIC). Recentemente, ricercatori in Cina hanno proposto una soluzione per sopprimere la perdita di curvatura della guida d'onda a piccoli raggi di curvatura di più di un ordine di grandezza, aprendo una nuova strada al ridimensionamento dei circuiti integrati fotonici 3D. Il loro lavoro, intitolato "Soppressione della perdita di piegatura nella scrittura di guide d'onda ottiche tridimensionali con impulsi laser a femtosecondi, " è stato pubblicato in Scienza Cina Fisica, Meccanica e Astronomia .

I PIC prodotti da tecnologie fotolitografiche mature vengono utilizzati nel rilevamento, comunicazioni ottiche, elaborazione del segnale ottico e biofotonica. Essendo una tecnologia di fabbricazione intrinsecamente planare, l'aumento della densità di integrazione nella fotolitografia dipende principalmente dalla riduzione delle dimensioni dei singoli componenti. In alternativa, I PIC di configurazioni 3D geometricamente complesse possono ora essere fabbricati utilizzando la scrittura diretta al laser a femtosecondi, che potenzialmente fornisce alta densità di integrazione ed estrema flessibilità in termini di sistemi multifunzionali integrati come optofluidica e optomeccanica.

Attualmente, È stato dimostrato che le guide d'onda inscritte nel vetro di silice fusa supportano la trasmissione monomodale con perdite di propagazione a partire da 0,1 dB/cm a una lunghezza d'onda di 1550 nm. Però, il tipico aumento dell'indice di rifrazione indotto nella silice fusa dall'irradiazione laser a femtosecondi è dell'ordine di ~10-4-~10-3, dando luogo a grandi perdite di curvatura a piccoli raggi di curvatura. Questo è diventato un ostacolo importante per la produzione di dispositivi fotonici compatti con le guide d'onda 3D scritte da impulsi laser a femtosecondi.

Per risolvere questo difficile problema, i ricercatori hanno inscritto più tracce di modifica nella silice fusa mediante scrittura diretta con laser a femtosecondi, disposti in due schiere per formare una coppia di pareti di modifica verticali sui due lati della guida d'onda curva. Le strutture di modifica producono un forte addensamento localizzato del materiale, così come lo stress strutturale significativamente aumentato nella regione guida. Di conseguenza, il contrasto dell'indice di rifrazione alla curvatura della guida d'onda è stato sostanzialmente aumentato. Ottimizzando i parametri geometrici delle pareti di soppressione della perdita di piega (BLSW), hanno ridotto con successo la perdita di curvatura delle guide d'onda curve con un raggio di curvatura di 15 mm da ~ 3 dB a ~ 0,3 dB.