光子集成电路（PIC）的光纤互连策略通常使用粘合剂。然而，从长远来看，这种连接技术可能会导致光退化，从而导致光传输损耗，这在医疗技术和生命科学等应用中是致命的。作为“PICWeld”Eurostars项目的一部分，Fraunhofer IZM研究人员和合作伙伴开发了一种无粘合剂、节省空间和坚固的激光焊接工艺，用于将光纤固定到PIC上。将该工艺集成到自动校准系统中已证明其工业成熟度，使玻璃-玻璃连接技术具有极高的商业吸引力。
长期以来，人们知道，从器官功能到温度调节和激素生产等生化过程都受到光的显著影响。围绕光和身体的研究现在有了长足的进步，生命科学和生物光子学等新学科正在解决自然科学和医学交叉点的问题。因此，通过研究与癌症相关的细胞和组织的结构，可以使用高精度、复杂的测量来获得有关光如何与物质相互作用的信息。
但要洞察这些最深层的生物秘密并非易事：最近，基于PIC的微型系统被提出，具有高度稳定的光纤连接，作为理解可见光在生物过程中作用的一种方式。这正是弗劳恩霍夫可靠性和微集成研究所（Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration IZM）参与研究项目“PICWeld”的原因，该项目开发了一种全新的激光焊接工艺，可用于将光纤直接连接到基于熔融石英玻璃基板的PIC上。在其合作伙伴ficonTEC Service GmbH的帮助下，该过程在一个自动化系统中实现，该系统具有高再现性和可扩展性。
Alethea Vanessa Zamora G博士领导的研究团队贸mez的任务是开发更简单、更坚固、更耐用的玻璃-玻璃接头。这种连接已经用于专业光学领域，但传统解决方案有一个显著的缺点：在大多数情况下，离散光学元件通过粘合剂连接。粘合剂的柔软性会导致组件的位置随时间变化，并且还会在两层玻璃之间产生干扰点，这会导致信号衰减，并随着粘合剂的老化而变脆。因此，长期稳定性往往至关重要。为了克服连接技术的这些缺点，研究人员开发了一种CO2激光焊接工艺，首次创造了一种直接、热稳定和透明的玻璃-玻璃接头。
但是，为了超越实验性激光焊接以获得可靠的熔融石英玻璃接头，并使该技术更接近工业化和高可扩展性，开发并制造了一种全新的自动化工艺系统。
由此产生的系统能够实现包括集成波导的焊接光纤PIC的无粘性界面和高效耦合。但在这些连接准备好应用之前，研究人员必须克服一些技术挑战。由于玻璃纤维和基板的体积不同，因此要连接的两部分的热容也不相等。这种差异会导致不同的加热和冷却行为，例如，在冷却过程中会导致变形和裂纹。光子学专家的解决方案是通过单独的、单独可调的激光器均匀地预热基板，以便同时实现光纤和基板的熔融阶段。
该系统配备高达1300的热过程监控掳C、 精确到1的定位系统碌m、 图像识别过程和控制软件用于在项目过程中焊接其第一个接头，允许测试其功能并进行初始过程测量。
PICWeld于2021完工后，立即启动了第一批后续项目，其中新技术用于准直器、波导芯片和多透镜阵列的光纤耦合。“通过我们的CO2激光焊接系统，我们扩展了现有原理背后的流程：特别是高自动化潜力，使客户能够以最大的耦合效率使用PIC。工业集成意味着生物光子学可以应用的领域，以及量子通信和高性能光子学领域的一次飞跃，”该公司的项目经理解释道Fraunhofer IZM，Alethea Vanessa Zamora G博士贸mez。