Quantum X align
对准双光子光刻 技术(A2PL®)
推动光子封装创新
在光纤和芯片上进行打印
优化硬件和工作流程，实现在标准或定制光纤阵列和光子芯片上进行打印
纳米级精度3D对准技术
具备纳米精度的芯片和光纤上衬底拓扑测量和三维对准
光学级三维打印
精密的自由曲面微光学器件，具有最高的形状精度和≤ 10纳米的表面粗糙度
最高分辨率
A2PL®技术3D打印应用于纳米级精度对准
全新Quantum X align对准双光子光刻（A2PL®)系统通过新添加的高精度对准功能实现了对高精度结构的精准放置，增强了Nanoscribe已受大众认可的三维微纳加工技术。这款具备纳米级精度对准3D打印功能的最高分辨率打印设备利用A2PL技术，自由曲面微光学原件可以以亚微米精度精准对齐打印到光纤或光子芯片光轴上。可应用于生产用于光子集成和封装或小型化成像光学器件的高效光学互连，例如用于微创内窥镜检查等。
从对准到打印一步完成
集成光子学或小型化医疗设备的封装通常需要各种微光学元件相互之间进行繁琐的放置和A2PL光学接口对准流程。Quantum X align完美简化了这一过程，A2PL技术实现了光子芯片或光纤芯上的光学接口及其空间方向的自动检测，以及自由曲面微光学或衍射元件可直接打印到位。在实现更紧凑设备的同时减少了装配工差，并大大降低了工艺链的复杂性，避免了原本耗资巨大的手动对准流程。
对准光纤和光子芯片
当在单劈型光纤或v型槽光纤阵列上打印时，自动3D光纤芯检测系统和自动倾斜校正功能确保了精确对准和最低耦合损耗。
Quantum X align还具有共焦成像模块，用于基底拓扑3D构图，并可完全自动对准预定义的标记或波导。这使得Quantum X align成为将微光学元件直接打印到光子芯片表面或刻面上的完美工具，适用于工业制造中的光子封装。
精准实现您的想法
具有纳米级精度的3D对准系统，加上强大且用户友好的工作流程，为三维微纳光学以外的其他微纳加工应用开辟了新的机会。从微流体到复杂的传感器系统或MEMS: Quantum X align是高精度3D微纳加工的完美工具，可在复杂3D基底上以最高精度实现自动定位。
技术参数
- 通过对准双光子光刻技术（A2PL）实现高性能3D微纳加工
- 在光纤上进行3D打印: 基于纤芯检测功能实现在光纤表面精确对准打印
- 在芯片上进行3D打印: 基于3D基底拓扑构图在芯片表面或刻面上精确对准打印
- 3D对准技术：自动检测和三个旋转轴上衬底倾斜补偿
- 高速微纳加工智能切片
打印程序和工作流程
- 基于双光子聚合（2PP）的高精度3D打印
- 采用Dip-in激光光刻（DiLL）进行简单、可靠的设置
- 100纳米最低特征尺寸控制
- 对准双光子光刻技术（A2PL)在预定义位置实现精准3D打印
自由空间微光耦合
自由空间微光学耦合 （FSMOC） 为光子封装和集成提供高度稳健和高效的光耦合解决方案。直接在芯片或光纤的光学界面上制造的自由曲面微光学器件可实现定制的光束整形和模场调整。这改进了光学元件之间的对准公差，并避免了手动对准的步骤，例如用于制造光学互连。FSMOC使用灵活，可以轻松定制以满足特定应用的要求。即使是以前在芯片级别的模式场调整也可以转移到新的3D打印方法中。
- 成本效益光子封装策略
- 被动对准的宽松对准公差
- 可实现的耦合损耗低至≤ 1dB
- 轻松快速地适应新的需求和应用
Quantum X align真实数据
- 基于A2PL技术在微光纤阵列和光学芯片上打印高质量的3D微光学元件
- 在所有空间方向具有纳米精度的自动对准系统
- 基于光纤照明单元的高精度光纤芯检测
- 用于芯片及芯片刻面上的3D拓扑检测和精确对准共焦模块
- 自动基板倾斜识别和打印调整
- 智能切片可实现优化分辨率、精度和速度
- 用于定制或标准光纤阵列和光子芯片的基底支架
- 自动自校准程序，实现最精确的激光功率控制和定位
- 触摸屏和远程控制软件确保高实用性
经过精确对准的自由曲面微光学器件的快速原型制作原型制作和小批量生产
- 用于光互连的透镜光纤阵列
- 单根光纤或光纤阵列上的成像和光束整形光学元件
- 集成光子芯片上的光互连
- 集成光子芯片上的光束整形或光收集
专为在科研和工业领域的领先者和创新者而量身设计
- 集成光子学
- 光子封装
- 医疗器械
- 光学传感
- 量子技术
基准数据
| 3D对准精度 1 | 低至100 nm (xy) / 500 nm (z) |
| 表面粗糙度 Ra | ≤10分钟 |
| 形状精度 Sa | ≤ 200 nm (ISO 25178) |
| 特征尺寸控制 2 | 低至100 nm |
| 理论加工时间 | 8倍透镜光纤阵列只需不到10分钟 |
| 可实现的耦合损耗 3 | ≤ 1 dB |
系统属性
| 打印技术 | 对准双光子光刻技术（A2PL®) |
| 基底 | 光纤阵列（v型槽） |
| 光刻胶 | Nanoscribe IP系列感光树脂（聚合物打印） |
| 最大打印面积 | 50 x 50 mm² |
提供的数据可能会因光刻胶和结构几何的不同而变化。
1 检测精度取决于所选方法
2 所有空间方向上的100 nm特征尺寸控制
3 典型应用的最佳情况，取决于设计、基底质量和测量方法
Joost van Kerkhof, Chief Operations Officer of PHIX Photonics Assembly
我们对Nanoscribe的新型3D对准打印技术充满信心，该技术可用于生产具有几乎任何光学设计的透镜光纤阵列和透镜芯片。
Quantum X align
我们的软件助力您的打印成果
简洁却强大的工作流程
Quantum X align操作十分简单。在智能用户界面的帮助下，您可以使用先进的PC软件为打印工作做准备。将你设计的STL文件导入，并定义要使用的基底和对齐方法。我们提供预设的标准结构和材料的打印参数，也可以根据您的应用进行定制。在短时间内，通过在具有参数扫描的普通晶圆上进行测试来评估新的应用。
简易的设定: Quantum X align提供不同基底支架以适应各种分裂的单光纤、光纤阵列和光子芯片。可满足加载单个或多个基底。该系统简单的操作流程受益于Nanoscribe Dip-in光刻技术：直接将液态光敏树脂点涂在基底上，使物镜直接浸入其中，不需要甩胶或油浸的设置。
轻点触控屏开始打印工作： 简单直观的Quantum X align触控屏菜单可以轻松引导你获得完美成功的打印结果。登记每个基底上的起始位置，可以使用高分辨率的实时摄像头进行多次检查，然后再开始你的打印工作。A2PL系统将根据您的配置自动执行亚微米对准打印。
打印后，只需用有机溶剂冲洗即可去除剩余的光刻胶，无需像其他光刻技术那样进行热处理。这在最大程度上确保了与您工艺链的兼容性，并避免对芯片上的光学设备产生不利影响。
通过nanoConnectX远程访问： 通过远程访问软件nanoConnectX，可以在办公室开始并监控你的打印工作。因此，Quantum X align非常适用于生产环境和多用户场景。
工作流程
该软件专门用于创建需要纳米精度对准任务的复杂打印作业。您可以导入stl文件，选择基底参数，在光纤、光子芯片或任何已定义的基底拓扑上选择打印和对准方法。打印作业可以通过网络连接传输到Quantum X align系统。
| 主要特点 | 优点 |
| 三维 CAD模型导入 | 直观的工作流程从标准STL/OBJ文件生成合适的打印作业文件 |
| 打印参数预设 | 可随时使用预设参数在光纤阵列或光子芯片上实现最佳打印效果 |
| 校准参数预设 | 标准v型槽光纤阵列的参数，以及光子集成电路上的典型波导都是可直接使用的 |
| 3D打印预览 | 避免错误并立即获得反馈 |
| 智能切片 | 按设计要求的分辨率打印：在一个打印文件中同时使用最高分辨率的光学级表面处理和粗略书写的支撑结构 |
使用Quantum X align前置触控屏，即图形用户界面（GUI）来控制和监测系统。它只需几个步骤就能指导您成功打印。选择您的打印项目，然后加载您的基底并开始打印。
| 主要特点 | 优点 |
| 三台实时摄像机 | 从三个不同的角度实时在线监测打印过程，并始终了解您的打印工作的最新状态 |
| 在X、Y和Z方向的平台的控制 | 将平台移动到基底上的任何位置，以确定您的打印范围 |
| 简便实用的打印设置 | 选择光刻胶和基底，只需点击一下就可以开始打印工作 |
| 项目列表 | 保存对整个打印作业的历史记录 |
| 界面自动搜索器 | 以亚微米级的精度识别基底的界面 |
| 粗对准 | 在触摸屏上轻点一下，记录基底的粗略初始位置，以便随后自动对齐 |
nanoConnectX是Quantum X系统的远程访问软件。它将触控屏的所有功能和显示能力带到任何在线连接的计算机上。
| 主要特点 | 优点 |
| 远程访问系统 | 无论身处何地，都可以将Quantum X align连接您的电脑 |
| 可使用触控屏的所有功能 | 从任何地方准备、控制和监控您的打印工作 |
| 上传和下载打印作业和报告 | 可以用您的电脑直接访问与打印有关的文件 |
查看如何进行
3D对准的微纳加工...
在光纤端面上的对准打印是如何工作的？
借助光纤照明装置，可以使用 Quantum X align 触摸屏轻松定位光纤芯。 首先，通过双击触摸屏手动粗略对准来定义光纤阵列上的打印区域。 然后，Quantum X align 以亚微米精度自动检测光纤的位置，并校准基底在空间所有方向上的倾斜。
为此，自动对焦程序首先会探测光纤的表面。 接下来，系统将会识别被照亮的光纤纤芯，并将纤芯的中心标记为与打印对象对准的虚拟坐标系的原点。虚拟 z 轴及其在空间中的方向由通过向下移动基底并识别光纤芯沿着载物台垂直移动至多个方位的位置来确定。 最终，光轴方向被检测到并设置为虚拟 z 轴以用于亚微米精度微光学元件的倾斜补偿打印。
硬件在光纤打印工作流程中扮演什么角色？
为辅助光纤打印工作流程，Quantum X align 配备了红色 LED 光纤照明装置。 该装置最多可插入 32 根带有标准 PC 或 APC 连接器的单根光纤。 专门设计的光纤基底支架可固定单根光纤或光纤阵列，一次最多可装载四组光纤阵列。 光纤基底支架装入打印机后，使用 Quantum X align 18.5 英寸触摸屏上的实时显微镜相机轻松识别被点亮的光纤芯。 屏幕上的双选项卡能将载物台移动到 50 x 50 mm² 打印区域内的任何位置。调出的十字准线能方便用户在屏幕上进行粗略对准，还可以通过简单的手势操作来放大和缩小屏幕画面。
如何以最快的速度打印具有光学质量表面的复杂结构？
新的工作流程可以加载多个 .stl 或 .obj 文件并将它们合并为一个完整的打印对象。 这使用户能够为打印对象的每个部分设置单独的打印参数，例如切片、剖面线 、激光功率或扫描速度。 在这种情况下，支撑部分可以使用粗略的参数以实现更快地打印，而光学部件（例如透镜表面）可以使用更精细的设置，从而使表面粗糙度 (Ra) 达到 10 nm 甚至更低。 当然，用户可以直接采用预定义的标准参数，也可以根据设计和特定要求进行参数定制。 然后将各个部分合并为一个打印项目并上传到 Quantum X align。
根据打印对象的功能要求调整打印参数可以节省宝贵的加工时间，并使 Quantum X align 能够在不到 20 分钟的时间内处理一个 8x V 形槽光纤阵列。
为什么使用共聚焦模块进行自动形貌对准？
Quantum X align 具有高精度共聚焦成像模块，用于基底3D形貌的绘制。该模块集成于近红外激光器的光路中。激光束在样品表面扫描时，背散射光能被系统共聚焦地探测到。 通过垂直移动载物台并沿 z 轴多次重复扫描表面来高分辨地记录3D形貌。 检测器前端的空间过滤器针孔可确保只有来自焦平面的光被探测到，从而实现低至 100 nm 的横向探测精度。 因此，共聚焦模块可以测量到真实的 3D 形貌，并且比使用系统相机进行的基于图像的测量具有更高的精度。
光学元件如何对准并打印到光子芯片上？
打印对象的 3D 对准技术是基于具有高分辨率 3D 形貌绘制的共聚焦单元。 为了精确对准光子芯片上的光学元件，智能软件算法会自动识别预定义的标记和形貌特征，以确定芯片上波导的确切位置和方向。 然后将虚拟坐标系设置到波导的出口，使其光轴和方向完美对准。 根据该坐标系打印的光学元件可确保最佳的光学质量并最大限度地减少耦合损耗。 该项技术可以利用自由空间微光耦合 (FSMOC) 实现高效的光耦合。
Quantum X align 如何克服在光子芯片界面上打印的挑战？
从顶部打印到芯片的侧面上，即垂直于基底表面，是一项具有挑战性的任务。它不仅要求精确的定位系统，还需要智能解决方案来克服“阴影效应”：当打印到光子芯片侧面时，很大一部分激光焦点处的能量会因基底边缘部分的阻挡而丢失。越靠近基底侧壁，阴影效应就越突出，因而需要更高的曝光剂量作为补偿。 Quantum X align采用专利工艺技术来自动补偿这种影响，并在打印过程中动态调整曝光条件。 这使得打印在基底侧面上的微光学器件和其他打印元件能具有亚微米形状精度。
都可以使用哪些不同的基材？
Nanoscribe 的基底支架可确保精确固定单根光纤、光纤阵列和光子芯片，并在其界面上进行打印。 此外，基底支架还适配标准基底，例如显微镜载玻片和 1 至 6 英寸的晶圆。 Quantum X align 的高级界面定位系统包含两种互补模式，分别利用基底表面的反射和荧光进行界面定位。 结合浸入式激光光刻 (DiLL) 配置，各种强反射（例如硅片）、透明和不透明基底（例如玻璃和聚合物基底）都适用于Quantum X align设备。
独有的浸入式激光光刻 (DiLL) 有哪些特有优势？
浸入式激光光刻 (DiLL) 是 Quantum X align 的标准打印配置。 Nanoscribe 发明了这项市场上具有最高精度和最低像差的 3D 微加工专利技术。 在这种配置中，物镜浸入光敏树脂中，树脂同时也作为光学浸没介质。 由此带来的聚焦光学器件和打印材料之间的折射率匹配，保证了理想无像差的聚焦以及基于 2PP 的 3D 打印的最高分辨率。 此外，直写激光聚焦过程中不经过基底（区别于油浸配置），激光将直接把打印对象刻写在基底上。 因此，打印物体的高度不受限于聚焦光学器件的工作距离，这对于宏观尺寸结构的加工十分有利。
为什么将 Quantum X align 应用到生产和多用户机构中如此容易？
能精确和可靠找到任何基底界面的先进自动对焦系统，赋予了打印结果高度的可重复性。 同时配备的三个实时取景摄像头有助于过程控制和监控。 自动点胶器将准确剂量的光刻胶涂敷到基底上，减少工作量的同时并保证完全的远程操作。 为了简化硬件配置之间的切换，Quantum X align 还能自动识别安装的打印物镜和基底支架。 Quantum X align 软件用于实时控制和监控打印作业，并支持通过交互式触摸屏进行实时的直观操作，或通过远程访问软件 nanoConnectX 从办公室进行远程操作。 这种远程访问还能帮助简化多用户机构的工作。例如研究小组或部门的成员，他们可能拥有一种或多种设备，这样一来，每名用户都可以从自己的电脑单独控制 Quantum X align。
我们的设备需要什么样的现场条件才能保证最佳运行？
Quantum X align 是对具有亚微米特征尺寸、5 nm 及以下表面粗糙度和纳米级精度的物体进行高速 3D 微加工的理想工具。 只有对系统操作和安装条件的格外注意，才能最大限度地确保设备的高打印精度。 Quantum X align 应摆放在温度和湿度稳定的实验室内。 虽然打印机本身已经配有重型花岗岩底座，以减少环境振动和温度波动的影响，将高精度打印机安装在外部振动最小的位置仍然非常重要。 考虑到对UV 敏感光刻胶在设备外部的操作，我们因此建议为房间配备黄光环境，并满足化学实验室的基本要求来正确处理显影过程中产生的有机溶剂。
如果您想了解 Quantum X align 工作环境的具体情况，请联系我们并访问我们位于 Nanoscribe 的微纳加工体验中心或预约在线参观。
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对准3D打印
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