Y10T323 什么叫硅光芯片的“Free Space”方案？
就简简单单一个800G DR8的例子，写了两期了，用了上万字，还留了个尾巴，说光纤的耦合单开一期来慢慢聊。
好，还是这个例子，不变。
先聊一个很有意思的话题，就是硅光芯片为什么要和光纤耦合啊？
曾经看到过这么一句描述：“硅光芯片也不一定要与光纤连接。激光器+调制器+硅波导+pd+解调器，就是很棒的硅光了。”
从原理上来说，对不对？对，没有问题，这是可以建立通信的。但是从应用来说，目前的产业状态，那句话是不对的，遥远的未来有可能是对的。
Y10T290 为何AI组网的光模块数量是“不确定”的
我们为什么要用光纤通信？是因为电缆通信在高速时传输距离短，才选择用光纤这种低损耗介质实现长距离通信。
目前的800G光模块的通信，两米以内的距离，基本不考虑光纤，因为铜缆通信又便宜又好用，失效率还很低。
2m-100m的距离，一般用VCSEL的多模光模块，因为这个方案比EML和硅光的都便宜。
500米到2公里这个距离，是EML方案的主场，因为EML成熟，但是产能受限了呀，这就给硅光方案机会，可以成为硅光抢夺EML市场机会的主战场。
好。
“硅光芯片也不一定要与光纤连接。激光器+调制器+硅波导+pd+解调器，就是很棒的硅光了。”
硅波导，可以做为500m到2km的光的传输路径么？ 怎么说呢？咱们的硅芯片能做多大？几个厘米对吧，还很贵，损耗还大，损耗的事儿在Y10T325里头有详细分析。
你说我就用硅光芯片像铺马赛克一样，给铺满二里地，土豪任性咱没办法。
光纤是啥呀，1966年提出这个理论的前提就有一条，超低成本，把玻璃拉成细丝，平均价格很低。
中移动2023年的一则招标信息，“预估采购338.9万皮长公里，折合1.082亿芯公里...， 投标限价为76.24594亿元”, 换算一下，一公里光纤的价格约70块，
一米的价格7分钱人民币
10cm的价格不到1分钱人民币
你敢用这个价格去买硅光芯片，然后在上面刻硅波导？？？？？
当然你可以可以说，我可以把硅波导做很长，盘起来放在芯片上，are you ok？， 两公里外的那个交换机苦苦等待信号传过来，你告诉它，我盘起来了哈。
好，那你非要用硅波导做传输通道，可以不？可以的，在多芯片互联的“片间通信”，是有用武之地的。
只是那个场景，不是我们现在理解的“硅光模块”。
在我们现如今的时代，硅光集成芯片的主要目的是设计调制器、探测器这些功能器件，然后与光纤耦合，让光纤做为低成本低损耗的信号传输介质。
OK，解决了第一个问题，为什么硅光芯片要和光纤来耦合。
在硅光芯片里，为啥咱国内的主流厂家选择左边的这种光纤耦合方式？而不是右侧的垂直耦合呢？
右侧垂直耦合，占地面积更小，曾经在产业里也是一个重要的选择。
要放弃垂直耦合，必然是有一些难点不容易克服，就先说说垂直耦合的难处，第一个就是角度的控制，我们以为的光纤垂直耦合就是正经垂直，其实不是的。
光纤和垂直耦合光栅之间，需要精确控制倾斜角度，与光栅的具体结构以及通信波长有关，需要考虑5-8°的倾斜度。
大规模的生产，对于这些要求还是挺有压力的。
我们的硅光模块，是要放到光模块标准外壳里的，这些高度有限制的，不是咱的光纤可以一直垂直着
光纤在有限的高度内极致弯曲，这根玻璃细丝容易出现裂纹或者直接断开。
虽然产业也在不断不断的优化，可依然不成熟，目前可控的弯曲半径在10mm，而硅光垂直耦合期待控制在3mm以内。如何改善这些应力，我写过一些具体的技术细节。
光栅耦合的第三个难题，就在于光栅本身，光栅么，有折射率的梯度分布。
折射率差，会导致反射，也就是回波，回波就是咱信号RIN增大，噪声增大的一个很重要的来源，否则也不会天天讨论如何“抗反射”了。
光栅存在一个词，叫光栅周期，这是一个与波长相关的词，换句话说，采用这种方案，咱们在不同工作波长，耦合效率也不一样。
垂直耦合光栅的问题，
波长敏感，回波，倾斜角度，这是没办法回避的困境，但光纤弯曲这个事情呢，加点成本就能解决。
加透镜，就不用光纤来弯曲了，这是土豪打开方式。
由于垂直耦合方式的纠结，就有了产业产业逐渐走向边缘耦合的趋势。
边缘耦合的好处，波长不敏感（也就是宽谱工作），耦合效率高，无需倾角控制，但也有它的难处。
我们的边缘耦合通常采用V型槽的设计理念，可以在玻璃板上刻槽，可以在硅片上刻槽，也可以在金属上刻槽，或者在硬性树脂上刻槽....., 都可以。然后把光纤前端剥开，加盖板固定，就好了。这就是俗称的FAU，光栅阵列单元
我们有一个剥线的动作，是吧？ 把玻璃丝露出来，剥线钳对玻璃丝可能产生划痕，这需要考虑可靠性，当然这在咱行业常规操作，成熟工艺。
V型槽的目的是对光纤做高精度对准，盖板下压的过程，有一个“校准”的好处。
同时下压盖板的过程，也有可能导致光纤受力，玻璃丝没有涂覆层的保护，很脆弱。
把光纤固定在硅光芯片的“侧边”，最便宜的工艺就是用胶水固定，胶水是啥呀，高分子树脂材料啊，膨胀系数大，还吸附水汽，咱们不怕胶水造成的坍塌，毕竟有盖板压着光纤呢，可咱怕胶水膨胀啊。
胶水膨胀，把盖板顶起来，光纤位移了。这是胶水的难处。
还有就是，激光器有free space的耦合方案，可有光纤桥接的方案啊，如果选择光纤作为桥接波导，那就痛苦了。
天天说大功率CW 光源，Y10T306 光模块的CW与激光雷达的CW，确实都叫连续波，但意义不一样。
70mW不够，要100mW，还在研究200mW的技术....
咱们一点胶，激光器一上电，桥接的那个光纤带着那么大的光功率，把咱的胶水烧糊了。
能解决吗？能啊，
用激光器free space方案，再好好研究光纤的用胶量，把位移控制在“可接受”的范围内，OK。
还可以有其他选择，用玻璃焊，玻璃粉在大几百度的高温下，也可以是“高弹黏性状态”，起到焊接作用。玻璃焊的好处是不吸水，膨胀系数低。盖板是玻璃的，光纤也是玻璃丝，再用玻璃粉做焊料，这就是一家亲的材料系。
还可以用金属焊，在V槽基板上镀金属层，盖面上镀金属层，然后金属焊接，也是可以的。
我把通道数减少，看一下示意图，金属焊的话，这个焊料层的厚度控制就十分重要了。而且金属镀层与材料之间的附着力设计也很重要，咱们见到过无数的焊盘脱落的现象。
我们刚才聊的都是如何控制光纤阵列，把光纤排的整整齐齐，就一定能整体对准硅波导的阵列么？？no
硅片芯片的贴片焊接工艺，会导致翘曲，翘曲对垂直耦合的方式不敏感，但对于边缘耦合，尤其是波导阵列很多的时候，十分敏感。
因为光纤需要控制的对准精度是3-5μm，而1cm长的硅光芯片就有可能产生十多个微米的翘曲，2cm长的硅光芯片有几十个微米的翘曲。
那么万一控制不好这个翘曲的程度，就会导致有些通道产生错位，耦合损耗增大。
这个翘曲有解决方案么？有，加钱就行，一种方式是把V型槽直接刻在硅光芯片上，就是多用点芯片面积，多花点钱。
这个呢，多说一句，能防止翘度引起的位移，可防不了胶水的膨胀引起的位移，哈
这个翘曲还有解决方案么？ 有，加钱就行，给硅光芯片配一组透镜，给光纤阵列配一组透镜。
今天这个议题呢，主要是聊光纤与硅光芯片的耦合，没有涉及到硅光集成的波导与光纤的模场不匹配的现状。
所以，只提了如何耦合，没提耦合损耗有多大，因为SSC的转换以及耦合精度同时关联了耦合损耗。
硅波导的模场设计，那更是至少10086....脑洞
今天补坑的一天
