美国格罗方德公司开发出光纤硅芯片自动对准解决方案

4/17/2017,随着云客户端使用量的快速增加，服务器计算在云硬件中找到了节约成本的动力，也推动了光子芯片的研发。与现有的基于磷化铟（InP）化合物半导体的解决方案相比，采用改进设备和集成方案的硅光子芯片可以更大程度上降低硬件成本。美国麻省理工学院的研究人员展示了硅光子学的新特性，同时，美国格罗方德公司已经找到了实现光纤硅芯片自动被动对准的解决方案，并能在较低成本下实现300mm晶圆性能的改善。

硅波导中的电致二阶非线性效应
      在最近一期的自然光子学期刊中，美国麻省理工学院的研究人员提出了“硅波导中的电致二阶非线性光学效应”，并针对两种利用了该非线性效应的硅设备做了报告。设备包括一个能对光束进行数据编码的调制器，还包括一个能将激光频率精准调整到不同频率的倍频器。

资金支持
      该研究在美国集成光子制造创新中心（AIM Photonics）进行，AIM Photonics将政府、工业界和学术界联系起来，致力于光子学的研究，以提高美国在全球范围内的竞争力。联邦政府投资1.1亿美元，AIM Photonics、地方政府、制造公司、大学和社区等非营利组织共同资助5亿美元，美国麻省理工学院电气工程与计算机科学系副教授Michael Watts领导了硅光子学的技术革新。

打破耦合
      美国麻省理工学院副教授Michael Watts在一次采访中表示：“现在，你可以建立一个不依赖于硅中自由载流子效应的相位调制器，硅中自由载流子效应的特点就是相位和振幅是相关联的，你可以通过改变载流子浓度来同时改变其相位和振幅。通过二阶非线性效应，我们可以打破这种耦合，也就是说我们可以制成一个纯相位调制器，这在许多应用中是非常关键的。”
倍频器中的P型和N型掺杂硅介质与未掺杂的硅波导相垂直，有规律地发射出特定频段的光，波段之间的空隙被调制成特定频率的光，通过施加在设备上的电压实现对光信号的倍频。倍频器可以作为精密的片上光学时钟和放大器，还能作为太赫兹安全辐射源。

美国格罗方德公司的装配技术
      早在2015年美国集成光子制造创新中心项目刚启动的时候，美国麻省理工学院的研究人员就已经展示了由高效环谐振器制成的光探测器，该探测器可将传输一比特信息所消耗的能量降低到1皮（10-12）焦耳量级，约为纯电子芯片消耗能量的1/10。美国国防部研究人员Jagdeep Shah表示：“我认为格罗方德公司的45纳米加工工艺是绝对的业内标准。”
如图所示，美国IBM公司的研究人员开发了一种可在光纤不发光情况下，将12条光纤自动安装到同一硅芯片上的新方法，而美国格罗方德公司的芯片与这种装配技术相兼容。由于微米级的光纤必须用纳米的精度进行校准，而现有的行业标准是将点亮的光纤进行对齐，成本较高。美国格罗方德公司利用他们为微机电传感器（MEMS）客户研发的新技术，使用一个自动拾取-放置的工具将多光纤安装到MEMS中进行对齐。格罗方德公司高级研究员Ted Letavic表示，这种边缘耦合工艺已经应用于通信领域并且正在生产中。据Letavic所说，硅光子技术可能最先应用于高带宽、中长距离的传输中（30米到80千米），这一波段的光谱使用率是最关键驱动因素。



      如图所示，美国IBM公司的研究人员开发了一种可在光纤不发光情况下，将12条光纤自动安装到同一硅芯片上的新方法，而美国格罗方德公司的芯片与这种装配技术相兼容。由于微米级的光纤必须用纳米的精度进行校准，而现有的行业标准是将点亮的光纤进行对齐，成本较高。美国格罗方德公司利用他们为微机电传感器（MEMS）客户研发的新技术，使用一个自动拾取-放置的工具将多光纤安装到MEMS中进行对齐。格罗方德公司高级研究员Ted Letavic表示，这种边缘耦合工艺已经应用于通信领域并且正在生产中。据Letavic所说，硅光子技术可能最先应用于高带宽、中长距离的传输中（30米到80千米），这一波段的光谱使用率是最关键驱动因素。

来源大国重器