01背景
硅光是以光子和電子為信息載體的硅基電子大規(guī)模集成技術(shù),能夠突破傳統(tǒng)電子芯片的極限性能,是5G通信、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新型產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)支撐。光纖到硅基耦合是芯片設(shè)計(jì)十分重要的一環(huán),耦合質(zhì)量決定著集成硅光芯片上光信號(hào)和外部信號(hào)互聯(lián)質(zhì)量。耦合過程中最困難的地方在于兩者光模式尺寸不匹配,硅光芯片中光模式約為幾百納米,而光纖中則為幾個(gè)微米,幾何尺寸上巨大差異造成模場(chǎng)的嚴(yán)重失配。準(zhǔn)確測(cè)量耦合位置質(zhì)量及硅光芯片內(nèi)部鏈路情況,對(duì)硅光芯片設(shè)計(jì)和生產(chǎn)都變得十分有意義。
光纖微裂紋診斷儀(OLI)對(duì)硅光芯片耦合質(zhì)量和內(nèi)部裂紋損傷檢測(cè)非常有優(yōu)勢(shì),以亞毫米級(jí)別的空間分辨率精準(zhǔn)探測(cè)到光鏈路中每個(gè)事件節(jié)點(diǎn),具有靈敏度高、定位精準(zhǔn)、穩(wěn)定性高、簡(jiǎn)單易用等特點(diǎn),是硅光芯片檢測(cè)的不二選擇。
02OLI測(cè)試硅光芯片耦合連接處質(zhì)量
使用OLI測(cè)量硅光芯片耦合連接處質(zhì)量,分別測(cè)試正常和異常樣品。
OLI測(cè)試結(jié)果如圖所示,圖(a)為耦合正常樣品,圖(b)為耦合異常樣品。從圖中可以看出第一個(gè)峰值為光纖到硅基波導(dǎo)耦合處反射,第二個(gè)峰值為硅基波導(dǎo)到空氣處反射,對(duì)比兩幅圖可以看出耦合正常的回?fù)p約為-61dB,耦合異常,耦合處回?fù)p較大,約為-42dB,可以通過耦合處回?fù)p值來判斷耦合質(zhì)量。
(a)耦合正常樣品
(b)耦合異常樣品
圖 OLI測(cè)試耦合連接處結(jié)果
03OLI測(cè)試硅光芯片內(nèi)部裂紋
使用OLI測(cè)量硅光芯片內(nèi)部情況,分別測(cè)試正常和內(nèi)部有裂紋樣品。
OLI測(cè)試結(jié)果如圖4所示,圖(a)為正常樣品,圖中第一個(gè)峰值為光纖到波導(dǎo)耦合處反射,第二個(gè)峰值為連接處到硅光芯片反射,第三個(gè)峰為硅光芯片到空氣反射;圖(b)為內(nèi)部有裂紋樣品,相較于正常樣品,在硅光芯片內(nèi)部多出一個(gè)峰值,為內(nèi)部裂紋表現(xiàn)出的反射。使用OLI能精準(zhǔn)測(cè)試出硅光芯片內(nèi)部裂紋反射和位置信息。
(a)正常樣品
(b)內(nèi)部有裂紋樣品
圖 OLI測(cè)試耦合硅光芯片結(jié)果
04結(jié)論
使用OLI測(cè)試能快速評(píng)估出硅光芯片耦合質(zhì)量,并精準(zhǔn)定位硅光芯片內(nèi)部裂紋位置及回?fù)p信息。OLI以亞毫米級(jí)別分辨率探測(cè)硅光芯片內(nèi)部,可廣泛用于光器件、光模塊損傷檢測(cè)以及產(chǎn)品批量出貨合格判定。
審核編輯:湯梓紅
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原文標(biāo)題:【光電集成】硅光芯片耦合——如何快速進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)?
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