飛秒激光直寫技術制造的功能陣列波導光柵（AWG）。
這種制造技術是光刻的無掩模替代技術，可實現設計靈活性和快速原型制作。它非常適合新應用的定制小規模生產，我們非常樂承接您的代工需求,例如 幾何光波導、陣列光波導和相應的波分復用器件。
目前AWG是通過光刻技術進行批量生產的。然而，在為新應用開發 AWG 時，用于原型設計和特定設備的小規模制造運行既昂貴又耗時。快速制造集成光子電路的最新替代方案是飛秒（fs）激光直寫技術[ Fabrication and characterization of photonic devices directly written in glass using femtosecond laser pulses]。該技術可以快速且經濟高效地制造設備，
例如：三維分光器 [ three dimensional splitters ]、波導激光器 （waveguide lasers）、光子燈籠 （photonic lanterns）、恒星干涉儀（ stellar interferometers ） 和集成多模濾波器 (integrated multi-mode filters ).
Arrayed Waveguide Gratings 陣列波導光柵 (AWG) 于 1988 年首次由 MK Smit 提出，作為用于波分復用的緊湊型（解）復用器（New focusing and dispersive planar component based on an optical phased array）。自誕生以來，在電信行業的推動下，使用光刻技術制造的 AWG 已被廣泛設計，成為高度可靠、緊湊和低損耗的設備。這些屬性使 AWG 能夠成功應用于其他集成傳感應用，例如：譜域光學相干斷層掃描 、小型化拉曼光譜 、緊湊型生物醫學傳感器 以及天文攝譜儀 。
由光波導技術延申、量子比特（qubit）是量子計算機和量子互聯網的基本構建塊。量子光源產生可用作量子比特的光量子（光子）。片上光子學已成為處理光量子態的領先平臺，因為它結構緊湊、堅固耐用，并且允許在單個芯片上容納和排列許多元件。在這里，光通過極其緊湊的結構引導到芯片上，這些結構用于構建光子量子計算系統。
AWG 的工作原理如下（見圖)：光通過單模波導注入大的自由傳播區 (FPZ)。FPZ 是大的折射率修改區域，使光能夠在水平面內自由衍射，同時被限制在垂直面內。然后通過錐體陣列同相捕獲該平板模式。這些錐度絕熱地將平板模式引導到波導陣列中，從而減少模式失配，從而減少損耗。陣列的每個波導都比相鄰的波導逐漸長，從而在波導陣列上產生類似于體衍射光柵的相位傾斜。然后，這些波導被注入第二個 FPZ，其中每個波長的光發生相長干涉，在輸出處產生水平分散的光譜。AWG 類似于衍射光柵，根據設計，輸出可能有多個衍射級。
鑒于工藝保密的要求，我們公布一個可查詢的制作過程：
AWG 使用超快鈦藍寶石振蕩器制造，該振蕩器發射 50 fs 脈沖，重復率為 5 MHz，中心波長為 800 nm。使用 40 ×、0.65 NA 顯微鏡物鏡，將光在 170 μm深度處聚焦到堿土金屬硼鋁硅酸鹽玻璃樣品中 (Corning Eagle 2000)。由于焦點處的非線性吸收，玻璃的折射率可以局部改變。通過在一組 Aerotech 3 軸空氣軸承平移臺上移動樣品，樣品內焦點的位置就會移動，留下折射率修改的區域。
使用 55 nJ 的脈沖能量和 2000 mm/min 的平移速度寫入修改。這些寫入修改創建了 633 nm 的單模波導，寬度為 4.8 ± 0.2 μm，模場直徑為 7.3 × 8.1 μm (1/ e 2 )。波導的傳播損耗為 0.82 dB/cm。使用逆亥姆霍茲技術[ 測定了1.5×10 -3的峰值折射率對比度。這些修改可以進行多次掃描，以形成可以充當 FPZ 和錐形區域的平板波導。使用 0.4 μ的多重掃描間距m，創建了折射率均勻性為 1.97%（標準偏差）的均勻板。高轉換速度可在大約 100 分鐘內完成單個 AWG 的刻錄。這相當于對樣本進行 2,300 次掃描來創建 FPZ。通過使用空間光調制器將多個光束同時聚焦到材料中，可以進一步縮短總制造時間。所展示的單獨 AWG 設備在初始制造后 1.5 年后仍能正常工作，表明這種修改是永久性的。
創作者信息：
G. Douglass
1.澳大利亞新南威爾士州麥考瑞大學物理與天文學系 MQ 光子學研究中心澳大利亞光學系統超高帶寬器件中心 (CUDOS)，澳大利亞
