nanoLAB HoloView 3D-Ri (H3D)

用于科学研究和工业现代化。

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行业挑战

21 世纪信息技术的飞速发展表明,后摩尔定律时代即将到来。摩尔定律规定微芯片上的晶体管每两年翻一番,多年来一直推动着传统计算技术的发展。信息技术对更高速度、更大带宽、更低能耗以及更高的安全性和稳定性的需求不断增长。然而,当我们接近微型化的物理极限时,我们需要新的方法来继续推动计算技术的发展。

集成量子光子芯片(i-QPC)作为硅芯片的后续产品已崭露头角。随着i-QPC的不断发展,它所具有的高速度、低功耗等理想特性已成为高通量通信技术的最佳解决方案。然而,随着 i-QPC 走向商业化和产业化,现有的制造能力在精度、可重复性和可扩展性方面面临着巨大挑战,难以满足研发和制造的需要。

激光纳米制造系统的传统配置涉及不同模块的分离,其中一个模块用于制造过程,另一个模块用于表征目的。因此,用户必须取出制作好的样品才能对其进行表征,然后优化结果,这就导致了一个多阶段且耗时的过程。这对光子芯片和 i-QPC 的质量控制提出了挑战。此外,多阶段过程可能会引入误差,导致表征结果与制造参数之间的相关性不足。 

高效、准确地表征三维光子芯片的纳米结构/纳米图案一直是人们追求的目标。然而,我们尚未找到一种既能准确表征折射率分布,又能准确表征光学材料表面形态的方法。在光学晶体中制造三维光学结构时,激光加工引入的折射率差异尤为重要,它决定了光学元件的设计及其损耗。

产品性能

全球唯一可实现原位3D折射率分布成像表征的微纳加工系统

为了应对这些挑战,Innofocus开发了世界上第一个智能激光纳米制造系统,该系统具有独特的原位三维折射率成像功能,即HoloView 3DRI。nanoLAB H3D 模型可实现原位折射率表征,帮助用户获得定量数据,显示折射率随参数变化而变化的情况。nanoLAB H3D 模型可以在线检测制造结果并现场修正制造条件,这彻底改变了激光纳米制造领域。它大大缩短了制造和表征 i-QPC 等光子器件和芯片所需的时间跨度,同时显著提高了激光制造的精度和可重复性。用户可以应用这些数据来设计和模拟将要制造的三维光波导结构,从而获得全局最优结果。

它代表了最先进的技术水平,是世界上唯一的商用高分辨率原位三维折射率分布表征设备。现在,用户可以在样品制造过程中进行表征并优化制造结果,从而大大降低了时间成本。它使用户能够一次性获得最佳结果。它为三维光波导和光子芯片加工提供了前所未有的便利。它为光通信、全光网络和量子光学等激光纳米加工的工业应用提供了更多支持。该设备有望为 i-QPC 开发所面临的现有行业挑战提供有前景的解决方案。

行业挑战

HoloView 3DRI是Innoofocus设计的三维原位折射率表征系统,采用创新的光学成像技术和图像重建算法,能够表征三维空间折射率分布。该系统可精确测量材料中的折射率分布,并有效重建折射率分布,形成三维结构图像,精度可达10-4。该系统具有无损、无创的特点,可在线检测制造结果并现场修正制造条件,在三维光子芯片、全光通信、传感器、生物光子和微/纳米光学与光子器件等领域具有重要的应用价值。 

Innofocus 开发的 HoloView 3DRI 系统的主要功能包括

1.折射率差的原位检测,

以及飞秒激光加工光学元件和结构的折射率和表面光滑度的三维空间分布。所有这些都有助于优化激光加工参数。

2.对元件的表面和内部折射率分布进行定量测量、

然后与原始设计输入进行比较。这有助于确保制造结果是否符合预期的质量要求(如自检缺陷和与设计的一致性),从而可以现场修正光学元件的制造条件。

3.通过测量材料折射率的变化,确定材料是否发生了改性。

因此,原位折射率表征系统可用于评估光学元件是否已被改性。例如,在高温或高湿度等极端条件下,它有助于检查元件是否变形或受到内部损坏,并可确定元件的哪个部分受到损害。

元件表面的损坏很容易检测到,而环境温度骤变造成的内部损坏却很难发现。然而,这种损坏会导致局部折射率变化,例如在光波导芯片的核心或 FBG 内,这会对光学元件的性能产生不利影响。 

目前,还没有其他方法能够通过高分辨率三维折射率分布测量提供定量检测。这种方法是业内唯一的检测方法。

4.可视化折射率分布定量测量的成像功能。

HoloView 3DRI 提供三维折射率成像显示功能,可将观测到的折射率分布结果可视化。根据观察到的折射率分布,可以发现激光与材料相互作用的新物理机制,并通过三维成像以可信和美观的方式显示出来。