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体育竞猜平台:PLC光无源器件技术的现状

类别:新闻中心   发布时间:2020-11-21 11:20:44   浏览:

  平面光波导PLC是英文PlanarLightwaveCircuit的缩写,是平面光波导技术。早在几年前,平面光波导技术就能够使光子在晶圆中传输,并已在WDM系统中广泛应用,主要是阵列波导光栅(AWG)复用/解复用模块。近日,河南仕佳光子科技有限公司安俊明博士发表了《PLC光无源器件的现状及展望》,针对PLC光无源器件的技术现状作了阐述。

  PLC光无源器件技术的第一类

  第一类是波分复用器-平面光波导器件,其中又分为刻蚀衍射光栅EDG、微环谐振器解复用器、阵列波导光栅AWG和光子晶体解复用器这几大类。

  安博士还介绍了AWG的工作原理,其中AWG芯片是主干网、数据中心、光互连的关键芯片。不同材料系的AWG性能参数也不同,其中二氧化硅波导的折射率差为0.75%,波导尺寸为6mm′6mm,弯曲半径为5mm,40通道芯片尺寸为45mm′20mm,最大的优点是,单独使用的损耗低;SOI波导的折射率差为体育竞猜40%,波导尺寸为500nm′200nm,弯曲半径为5mm;16通道芯片尺寸为580mm′170mm,属于集成使用,亚微米加工,因此耦合难度大;InGaAsP/InP波导的尺寸为2.5mm′0.5mm,弯曲半径为500mm,属于集成使用,损耗稍高,但是价格贵。

  硅基二氧化硅AWG需要克服三大难点:均匀的材料生长、相位控制以减少串扰及退火应力补偿,其最大通道数高达512通道。

  Si纳米线波导AWG的波导尺寸在300nm-500nm,Ghent大学制备出了8通道、400GHz硅纳米线AWG,尺寸仅为200mm′350mm,器件插损仅-1.1dB,串扰为-25dB。

  硅纳米线AWG关键工艺在于电子束曝光或深紫外曝光和ICP干法刻蚀,需要克服三大难点:EB光刻密集纳米线波导均匀性、EB写场拼结问题(断开或错位)及EB光刻、ICP刻蚀侧壁光滑性。

  64通道、50GHzInPAWG的禁带为1.05mm,GaInAsP为0.5mm厚,上面覆盖1.5mm厚的InP。深脊型波导宽度为2.55mm,刻蚀深度为4.5mm。NTT采用深脊型结构,实现偏振无关,其尺寸为3.6mm′7.0mm;输入/输出波导展宽为4mm;输出波导间隔为25mm;阵列波导弯曲半径为500mm;输入/输出波导弯曲半径为250mm;插损在14.4-16.4dB间,串扰小于-20dB。

  PLC光无源器件技术的第二类

  第二类为PLC光分路器,属于光纤到户的核心光子器件。PLC平面波导型光分路器采用高度集成的制备技术,分路数最多达128路,采用光刻、生长和干法刻蚀工艺,在石英衬底上形成掩埋光波导,实现光功率分配,是光分路器生产的最佳技术。目前掌握这种技术的公司,国外有NTT、AiDi、HitachiCable、Wooriro、PPI、Fi-Ra,Neon、Corecross、QNIX、Enablence。还有一种采用玻璃基离子交换制备技术,该技术的工艺简单、设备投资少,国外有法国的TeemPhotonics公司和以色列ColorChip公司,国内曾有报道浙江大学也掌握了该技术。

  目前,PLC光分路器晶圆制备工艺流程分6大步骤共19个工序。依次为:芯区生长-退火、生长硬掩膜、光刻(涂胶、前烘、曝光、显影、后烘)、刻蚀硬掩膜、去光刻胶、刻蚀芯区、去硬掩膜、清洗、生长上包层、退火(重复多次)。

  PLC光无源器件技术的第三类

  第三种类型为无源与有源功能器件混合集成,有AWG与可调谐衰减器(VOA)集成、AWG与热光开关集成的光上下路器(OADM)这两种集成方式。

  二氧化硅平台混合集成有LD倒装和PD侧面贴装两种方式。而封装模块-片上倒装结构属于SOI平台混合集成,有LD倒装和PD表面贴装两道工序,比二氧化硅平台少一个工序。

  混合集成工艺-LD倒装焊采用两侧台阶标记的方式,SOI平台混合集成LD倒装

  混合集成工艺-PD表面贴装,采用面探测器,NTT以前用波导型探测器。相比较两种探测器,面探测器对准容差大,简化了工艺。

  PLC光无源器件技术的第四类

  第四种类型为SOI纳米线AWG与Ge探测器单片集成,属于硅基器件混合、单片集成。

  PLC光无源器件技术的第五类

  第五种类型为InP基单片集成(PIC),其中Infinera公司是全球PIC集成芯片代表。InP基单片集成KeyInnovationPIC是技术上的创新,属于有源光子的集成,具有空间小、能耗低、可靠性高的特点,能够实现数字带宽,1号电竞带来部署和管理的灵活性。

  目前光子集成实现了传送IP化,单蚀刻,大规模InP光子集成、每芯片100Gb/sWDM系统容量、一对PIC集成了62个分离Tx&Rx

  InfineraInP基集成实现了光纤耦合次数减少30倍,空间占用减少3倍,并且功率消耗减少50%,相对而言,优势明显。

  目前,国内光通信产业链在系统集成这一环节实力雄厚,其中华为、中兴、峰火均已跃居世界前列。但是不可否认的是,我国在上游芯片这一块的技术比较弱,只有低端有源可以自产,高端芯片全部依赖进口。国内在模块这一环节的实力算是比较强,以光迅昂纳等为代表,总体而方属于经组装为主的封装大国。众所周知,光通信产业链的基础在于芯片,只有掌握了高端芯片集成技术,整个产业链才得以很好的延伸下去。


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