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Y9T52 微系统所激光器与厚硅波导耦合效率与回损 信用评级:

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在2022年6月份,我写了一点关于厚硅工艺的产业情况,在合集2022上的第411-415页。当时提到的一个观点是基于薄硅工艺在咱通信行业的产业化做的挺好的,比如Intel、Inphi、Luxtera、Acacia等等。

基于厚硅的工艺,比如Rockley,压力就会很大。当时的观点是2022年6月份的,半年后的今天,Rockley申请破产。

Y9T31 Rockley申请破产重组

中科院微系统所在2023年2月份公布的技术专利,202211245081.2,有几个试验数据挺好的,我整理一下,归入到硅光报告的2023版,以后也是个对比分析。

激光器在厚硅SOI的衬底上做倒装焊,其中厚硅波导前端面镀增透膜,用氮化硅来做。


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斜面角度的控制,按照系统所给出的数据表,应该在22°以上,回损可以控制到-30dB以下,基本上无隔离器对于激光器的谐振也不会产生很大的影响,大多数DFB的光栅是能接受-30dB的小回损的。在合集2022下458-466页,有些DFB的回损要求,基本上控制在-25dB下就行。不同的激光器厂家的设计不一样,回损要求也会不同。


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厚硅的工艺,在2022合集上下册都写过好多,不赘述了,目前行业的主流厚度是3μm,顶层覆盖氧化硅,形成条形或脊型波导结构。


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前端面的斜角,目的是让激光器发散的光,先经过抗反射膜(增透膜)做干涉相消,降低一部分反射能量,其次是反射光路移出激光器的主出光面。


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倾斜角度与回损曲线如下


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另外在波导下方的位置,可以做个透镜


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局部放大


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因为脊型厚硅波导,光场能量分布如下,增加透镜后,可以略微提高一下耦合效率。


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根据原数据表,在理想状态,也就是无偏移情况,只做倾斜且镀增透膜,耦合效率是80%,也就是-0.95dB,增加透镜设计,耦合效率的理想峰值可以达到83%

在Y轴偏移量±0.5dB,耦合效率可控在-1.5dB,也就是70%的耦合效率。


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前端硅波导有个弧度,这个弧度是用来做单模的。厚硅的问题是不是理想单模,而多模在通信上性能严重受限,需要把厚硅工艺中的多模做个滤除。

Y5T152 Rockley的厚硅波导单模控制技术


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利用这个弧度,基模可以全反射,而高阶模不符合全反射条件,通过折射被移除到主波导区外,经过弯后就剩下基模,也就是单模波导了。


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