光子器件上3D打印微光学器件
对于所有需要以超低损耗和极小尺寸实现精密光束整形、收集或耦合的应用场景，微光学元件都不可或缺。Quantum X align可直接在光子器件上打印自由曲面微光学元件，省去组装流程、消除公差累积，同时提升光学效率、器件功能与集成密度。
直接制备于光子器件上的3D打印微光学
直接集成于光子器件的自由曲面光学
随着光子系统不断微型化，光采集效率低、对准要求严苛已成为制约性能提升的核心瓶颈。将微光学直接打印在发射器、光电探测器、CMOS图像传感器等光子器件上，可有效破解上述难题：既能缩小器件占板面积、降低组装复杂度，又能提升耦合效率、拓展光学功能。
光子器件原位打印微光学
直接打印在光子器件上的微光学，可在光的产生、传输、探测或调制位置直接集成光学功能。无需在器件制备完成后组装分立光学元件，自由曲面微光学可直接打印在光子芯片、发射器、光电探测器、CMOS图像传感器及其他功能表面上，在需要优化光学性能的位置直接实现光束整形、光采集、聚焦、滤波、光束偏转、耦合或模式适配等紧凑型光学功能。
这类应用的核心要求是在各类器件表面形貌上实现精准定位与集成，包括结构化、凹陷型、预加工、异质集成及已封装表面。Quantum X align 打印系统将自由设计空间、检测精度达100 nm的自动对准功能与高分辨率3D微纳加工能力相结合，完美解决了这一难题：可直接在器件上制备微光学元件，既减少了组装工作量，又最大程度减少了光学界面，帮助紧凑型光子系统实现定制化性能提升。
为何选择 Quantum X align 制备光子器件微光学？
Quantum X align 打印系统将自动化器件对准功能与专利双光子灰度光刻技术（2GL®）集成于同一高性能平台，可快速、精准地直接在光子器件上制备高性能自由曲面微光学元件。
- 自动对准，减少组装工作量。可直接在发射器、探测器、CMOS图像传感器等光子器件及其他功能元件上打印微光学元件，将光学功能直接集成在器件上，无需组装并对准多个分立光学元件，同时降低组装工作量与系统占位体积。
- 适配复杂器件表面形貌。支持在各类衬底材料的结构化3D形貌、异质集成组件、已封装器件（包括芯片边缘与沟槽）上直接制备微光学元件。
- 高度自由的光学设计。可定制制备折射型、衍射型、自由曲面及混合型光学元件，满足光束整形、耦合、聚焦、光采集等多样化应用需求。
- 光学级制备质量。依托2GL®技术，可实现优异的面形精度与光学级表面质量，表面粗糙度低至Ra ≤ 5 nm，散射损耗低，光学性能优异。
- 经可靠性验证的材料体系。提供多款专属验证级光敏树脂，覆盖紫外至近红外波段高透光性，可选不同折射率与阿贝数，环境稳定性经充分验证；所有材料均通过温度冲击、湿热、常温/高温回流焊、机械冲击等多项可靠性测试。
热点问题解答：光子器件上的微光学3D打印
为什么选择直接在光子器件上打印微光学，而非后续组装？
很多光子器件性能下降，并非器件本身效率不足，而是耦合、光采集、聚焦或光束整形的位置距离功能表面过远。传统组装工艺会引入定位公差、增加封装工作量，且额外的光学界面会升高损耗或串扰。
直接打印工艺将光学元件精准制备在发射器、探测器、传感器或波导表面——在这些位置，哪怕亚微米级的对准误差都会大幅影响性能——从而突破上述性能瓶颈。Quantum X align 正是针对这一需求专门设计，可在单一工作流中完成光子器件上光学元件的对准与制备，无需依赖后续的组装与对准工序。
高分辨率3D打印可制备哪些类型的光学元件？
可直接在平面、预加工表面或芯片边缘制备自由曲面、折射型、衍射型及混合型光学元件，全程无需专用模具工装。 该工艺既支持快速原型验证、应用定制化开发，还能实现传统光学加工与组装工艺难以甚至无法制备、集成的复杂光学结构。数字化制造工作流搭配自动对准功能，可打通从研发到工业量产的可扩展落地路径。
原位打印微光学最适合哪些应用场景？
该方案在所有需要紧凑集成与精准光学调控的场景中都具备极高价值，典型应用包括探测器性能增强、CMOS图像传感器上的紧凑型成像光学、光耦合器，以及发射器与探测器端的光采集或光束整形元件。
对于空间受限、光学对准难度高，且器件性能高度依赖高效光传输或光采集的系统而言，这种工艺的优势尤为突出。
3D打印微光学元件采用什么材料制备？
依托双光子聚合技术，微光学元件由聚合物光敏树脂3D打印而成。 这类材料已通过多项工业级环境可靠性测试验证，包括温度循环、湿热、回流焊及机械冲击测试，性能稳定可靠。
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Authors: S. Yu,J. Lu, V. Ginis, S. Kheifets, S.W. D. Lim,M. Qiu,T. Gu, J. Hu, F. Capasso
Affiliation: Massachusetts Institute of Technology, Harvard University, Westlake University, Vrije Universiteit Brussel, College of Optical Science and Engineering
Journal: Optica 8, 409-414 (2021)
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Authors: A. Toulouse, J. Drozella, P. Motzfeld, N. Fahrbach, V. Aslani, S. Thiele, H. Giessen, A. M. Herkommer
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Journal: Optics Express 30, 707-720 (2022)
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Affiliation: University of Münster
Journal: Nano Letters; 23 (2): 407–413 (2023)
Resolving Power of Visible to Near-Infrared Hybrid β-Ta NbTiN
Authors: K. Kouwenhoven, D. Fan, E. Biancalani, S. A.H. de Rooij, T. Karim, C. S. Smith, V. Murugesan, D. J. Thoen, J. J.A. Baselmans, P. J. de Visser
Affiliation: Netherlands Institute for Space Research (SRON), Delft University of Technology, Leiden Observatory
Journal: Physical Review Applied 19, 034007 (2023)