2022年9月17日,中國光學工程學會、中國感光學會組織了四位院士和多位專家對度亙激光技術(蘇州)有限公司完成的“通信級高功率單模980nm半導體激光芯片及泵浦模塊”項目舉辦了成果評價會,評價會獲得圓滿成功。
評價會之前,中國光學工程學會委托五位專家組成測試組,對項目的產品進行了嚴格的現場考察和測試檢驗。會議期間,評價委員會專家認真聽取了度亙激光CTO楊國文博士關于項目的研制報告和技術報告,審核了測試專家組組長的測試報告,審閱了查新報告及用戶使用報告等相關資料,并進行了嚴謹質詢和充分討論。評價委員會一致認為“該項目技術難度很高、結構和工藝方面創新性強、經濟社會效益顯著,成果整體技術處于國際先進、國內領先水平,其中在電光轉換效率和模塊光譜帶寬方面達到國際領先水平”。
應用與背景
高壽命可靠性全光網絡作為大容量光通信的基礎,摻鉺光纖放大器(EDFA)可以進行光信號的直接放大,是實現全光網絡的關鍵部件,而980nm泵浦激光芯片及模塊則是EDFA的心臟與核心。另外980nm激光泵浦源在海底通訊、衛星激光與空間通信、光纖陀螺、超快激光泵浦源、激光雷達(用于測繪、測風、以及3D感知)等方面都具有極其重要的作用。
應用原理與技術路線
通過980nm激光泵浦源泵浦摻鉺光纖,可以實現基于波分復用技術的1550nm的信號光的放大,從而實現大容量、遠距離的光信號傳輸。
基于980nm激光泵浦源的EDFA光信號放大原理圖技術難點
通信級高功率單模980nm半導體激光泵浦模塊的核心關鍵為單模980nm激光芯片,這款芯片要求極高,包括極高的電流密度、極高的光功率密度、極高的可靠性要求,相對于目前的工業應用產品,在可靠性、電流密度和功率密度等重要參數方面都要高1到2個數量級,開發難度很大。
難點包括:
1)高單模輸出功率和高電光轉換效率問題
2)極高腔面光功率密度導致的災變性光學腔面損傷問題
3)極高電流密度和極高功率密度工作條件下的極高可靠性要求
針對通信級單模980nm半導體激光芯片與模塊的“卡脖子”問題,在芯片設計、外延材料生長、前端制備工藝、后端制備工藝、封裝測試分析、可靠性與失效分析等六大模塊進行了系統性深入研究,突破了芯片和模塊研制過程中IDM體系的諸多關鍵技術和工藝,歷經4年的艱苦努力,成功開發了高功率、高效率和高可靠性單基橫模半導體激光芯片與模塊的系列產品,實現了從外延材料、芯片到模塊的全制程完全自主可控。
980nm單基橫模激光芯片的典型光電特性曲線980nm單模光纖耦合模塊的典型光電特性曲線形成的主要系列產品
1)900mW單模芯片產品,典型電光轉換效率58%,在600mW和900mW工作條件下壽命可靠性(@60% CL)分別優于100FIT和500 FIT;以此開發的14pin蝶形封裝模塊獲得光纖輸出400-600mW系列產品。
2)1300mW單模芯片產品,典型電光轉換效率52%,在900mW和1300mW工作條件下壽命可靠性(@60% CL)分別優于100FIT和500FIT。以此開發的14pin蝶形封裝模塊獲得光纖輸出600-1000mW系列產品。
以上系列產品均通過了Telcordia GR-468-CORE通信標準驗證。
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