Écriture laser rapide, précise et à fort contraste pour des puces photoniques avec des aberrations de phase

Résumé Les puces photoniques intégrées ont un potentiel significatif dans les télécommunications, l'informatique classique, les systèmes quantiques et la photonique topologique. L'écriture laser directe offre une capacité unique pour créer des dispositifs photoniques tridimensionnels dans une puce en verre optique avec un prototypage rapide. Cependant, il est difficile pour les schémas d'écriture laser existants de créer des structures modifiées de l'indice dans le verre qui correspondent précisément à la forme focale du laser tout en atteignant des contrasts d'indice de réfraction élevés et des vitesses de balayage élevées. Ici, nous introduisons un schéma de modification de l'indice de réfraction qui combine les avantages des méthodes de fabrication non thermiques et thermiques. Nous proposons également un modèle de formation de guide d'onde qui est vérifié par une étude approfondie sur les effets des aberrations de phase. Le nouveau schéma de fabrication de puces photoniques présenté utilise une distribution d'intensité focale novatrice, où l'énergie des impulsions est déplacée vers le bas d'un foyer laser en manipulant les aberrations sphériques primaires et d'ordre supérieur. La technique peut produire des modifications d'indice avec une vitesse de balayage élevée (pouvant atteindre 20 mm/s ou plus), un fort contraste d'indice (allant de 0,009 à 0,021) et une grande précision pour fabriquer avec des sections transversales arbitraires. Cette méthode a le potentiel d'élargir les capacités des puces photoniques dans des applications nécessitant un contrôle d'indice de réfraction à petite échelle, à haute précision ou à fort contraste.