激光焊接技术简化了PIC与光纤的持久连接

弗劳恩霍夫可靠性与微集成研究所的研究人员开发出一种激光焊接工艺，无需粘合剂即可将光子集成电路（PIC）连接到光纤上。与众不同的是，该技术可在低至4开尔文的低温条件下使用。该技术所创建的石英到石英的直接连接有望实现更可靠、更快速和更便宜的光纤-集成电路连接，从而提高量子技术的应用水平。

极低的温度是观测量子效应的必要条件，因此人们对低温量子计算系统的开发投入了大量的关注和精力。采用基于PIC模块的量子技术系统，为量子计算中的安全通信和连接提供了一种更紧凑的解决方案，但此类光子系统需要可靠的玻璃纤维连接。

在QWeld项目中，研究人员为PIC创造了一种稳定、无粘合剂的光学粘接解决方案

作为QWeld项目的一部分，研究所的研究人员开发了一种用于垂直光学连接的新型激光焊接技术。它使用的是在之前的研究项目中组装和安装的“PIC-Weld”处理单元原型。该设备使玻璃纤维和硅玻璃PIC之间的直接激光焊接连接成为可能，这种连接比传统粘合剂连接更耐用、热稳定性更好。

QWeld项目使用的PIC是通过标准CMOS工艺制造的，但在设计上有一个特殊的功能：玻璃对玻璃激光焊接所需的二氧化硅（SiO2）表层。光纤垂直连接到PIC，通常有特定的倾斜度。在焊接过程中，激光会击中PIC和玻璃纤维两侧的接触点，并在短短几秒钟内在两者之间形成材料结合，从而大大加快了制造过程。

要在为该项目设定的新条件下实现这一目标——主要是二氧化硅材料的组合和高精度对齐方面的严格标准——意味着必须对整个工艺和生产系统进行改进和重新开发，包括增加一个本地预热器、增加对齐功能和传感器。焊接的粘合剂经久耐用，工艺可重复，并可实现自动化。

研究员兼项目协调员Alethea Vanessa Zamora Gómez说：新颖的激光焊接工艺使用二氧化碳激光加热PIC的二氧化硅层的特定部分，从而在实际焊接过程中将光纤与PIC之间的温差降至最低。创新的预热器技术有可能解决目前在低温条件下光纤与PIC粘合时遇到的所有难题。

研究人员预计，该技术的应用领域不仅包括促成低温技术和量子PIC的合作机会，还包括生物光子学、传感器技术和高性能激光器。