多材料体系三维集成光波导器件

王健1,2张宇1,2王康睿1,2赵世傲1,2赵晓阳1,2付天昊1,2蔡丞坤1,2 （1华中科技大学武汉光电国家研究中心；2湖北光谷实验室）

摘要：随着高速光通信、智能光计算和灵敏光探测等领域的快速发展，光子集成系统正成为重要发展趋势，其对于单元器件性能、系统集成度和可拓展性提出了更高的要求。多材料体系三维集成技术突破了传统单一材料体系的器件性能限制以及二维加工与集成技术的面积与集成度限制，有望实现高速率、高效率、高密度以及低功耗的新型光电集成系统。本文围绕三维堆叠技术和飞秒激光加工技术这两类主要的多材料体系三维集成光波导技术，首先介绍了基于层间耦合器的三维光学耦合技术与三维集成光波导器件，然后介绍了基于三维堆叠技术的光电融合集成器件（光发射机/接收机、波分复用收发器、光互连模块），进一步介绍了基于飞秒激光直写技术的三维集成光波导器件（偏振复用器、模式复用器、扇入/扇出器件、拓扑量子器件）。这些三维集成技术为提升系统性能、提高系统集成度以及降低系统功耗提供了有效的解决方案，从而在先进光通信和光信号处理等领域具有广泛的应用前景。

关键词 集成光子学；三维堆叠；飞秒激光直写；多材料体系；光电融合；三维集成光波导器件