赵永生研究员团队: 3D打印光电集成器件

中国科学院化学研究所赵永生研究员团队基于热响应有机聚合物，在其中掺杂有机功能染料分子，采用飞秒激光直写3D打印加工技术，得到了三维有机光子学集成器件，成功实现了电信号控制下的波长可调微纳激光。

光电集成是指把光学元件和电学元件集成为具有某种光电功能的模块或组件，是继微电子集成技术之后，近十几年来迅速发展的信息集成技术。光子学与电子学组分的交互作用可以在同一集成芯片上实现超高信息密度和超快信息处理，是信息行业发展的必然趋势。信息爆炸带来的海量数据对于通信容量和信息的集成度提出了更高的要求，而三维集成作为一种超高密度的集成方式，在高通量通信方面拥有非常巨大的潜力。因此，在芯片上构筑具有三维结构几何特征的电光信号转化器件变得非常关键。

目前已报导的实现电光调控器件的常用手段是基于非中心对称晶体或者特定聚合物的电光效应来实现电光调制器件，但受材料本身光学性质以及加工性能的限制，很难实现在三维集成回路中对特定微纳器件（包括微纳光源和光波导）的局域化电调控。因此，构筑一种可用于电光调控的三维集成式的微纳器件是非常必要的。

最近，中国科学院化学研究所光化学重点实验室赵永生研究员团队成功实现了3D打印的电调控微纳激光模块的制备。首次将激光染料分子掺杂的热响应有机立体微盘与金属加热微环以三维的形式集成到一起，利用金属加热回路通电后诱导产生的局域温度场作用于与之相集成的热响应有机微盘，从而实现了电信号控制下波长可调的微纳激光的有效构筑，该实验结果对于在三维集成光路中实现对特定光学单元器件的选择性电调控具有非常重要的指导和借鉴作用。

图1 3D打印光电集成器件示意图

该论文第一作者为中国科学院化学研究所刘营营，通讯作者为赵永生研究员。研究结果以“3D-printed optical-electronic integrated devices”为题在线发表于SCIENCE CHINA Chemistry。

详见：Liu Y, Lin X, Wei C, Zhang C, Yao J, Zhao YS. 3D-printed optical-electronic integrated devices. Sci. China Chem., 2019, DOI:10.1007/s11426-019-9503-0.

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刘营营，中国科学院化学研究所博士，主要从事三维有机微纳结构的可控制备及光子学性能研究。以第一作者在J. Am. Chem. Soc., Sci. China Chem., Research杂志发表论文3篇。

赵永生，中国科学院化学研究所研究员、博士生导师。国家重点研发计划纳米专项首席科学家，国家杰出青年基金获得者，国家“万人计划”科技创新领军人才，科技部中青年科技创新领军人才，中组部“万人计划”青年拔尖人才，中国科学院“百人计划-引进国外杰出人才”，获国家自然科学二等奖 1 项（第二完成人），中国科学院杰出科技成就奖（主要完成者，排名第二）。长期从事有机纳米光子学领域的研究。在Nat. Commun., Sci. Adv., Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater.等国际期刊发表研究论文150余篇，SCI引用5800余次。共申请/授权中国专利27项。撰写国际专著3部（章），担任多个国际学术期刊的编委。详见课题组网站：http://yszhao.iccas.ac.cn/

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