1. Gigalight ЗаједницаПочетна
  2. блогови
  3. Технологије

Изазови и могућности силицијумске фотонике у примени оптичких модула

Статус технологије силиконске фотонике у примени оптичког модула

Са зрелости теорије таласовода и производњом серије нових дизајнерских уређаја, индустрија је предложила Силицон Пхотоницс технологију засновану на ЦМОС производним процесима. Силицон Пхотоницс користи веома развијену технологију обраде силицијумских плочица у традиционалној индустрији полупроводника. Може обрадити велике валоводне уређаје на силицијумској подлози поступком гравирања. Користећи процесе као што је епитаксијални раст, могуће је припремити кључне уређаје као што су модулатори и пријемници, и на крају постићи високу интеграцију модулатора, пријемника и пасивних оптичких уређаја.

Статус технологије силиконске фотонике у примени оптичког модула

Поред ласерске технологије, технологија Силицон Пхотоницс може да реализује интегрисану производњу различитих уређаја у оптичком модулу, покривајући већину компоненти унутар оптичког модула, али не и ласерски чип.

Пошто је силицијум индиректни појас, проводни минимум (проводни појас) и максимални опсег су у различитим положајима у простору. Електронска транзиција треба да промени потенцијалну енергију и кинетичку енергију у исто време. Ласер треба да буде базиран на фотону, а рекомбинација ефикасности рупа је веома ниска и светлосна ефикасност је изузетно ниска.

Тренутно, уређаји на нивоу чипа који су сазрели на основу процеса Силицон Пхотоницс углавном укључују оптичке водове, мултиплексерске уређаје, спољне уређаје за модулацију, АПД пријемнике итд.

Међутим, пројектни и процесни правци великих произвођача и даље имају велике разлике, а постоји и много техничких праваца. Из ове перспективе, такође се може видети да је технологија Силицон Пхотоницс још увек у раној фази развоја, а решење са највишим трошковним перформансама и техничком стабилношћу још увек није издвојено из масе, Силицон Пхотоницс технологија још увек треба период падавина и развој, да би се фокусирали на коначну победу у маинстреам технологији, а затим да играју већу улогу у ефекту размјера ЦМОС процеса, трошкови и принос се могу континуирано оптимизирати.

Статус технологије силиконске фотонике у примени оптичког модула

Три кључне тачке Силицон Пхотоницс технологије

КСНУМКС. Силицон Вавегуиде

Овај таласовод користи другачији индекс преламања за формирање тоталне рефлексије, што ограничава пут преноса оптичког влакна. Индекс преламања силикона је веома велик, апсолутни индекс преламања је изнад КСНУМКС, а индекс рефракције силицијумског материјала је око КСНУМКС. Текућа технологија обраде заједничких таласовода је СиОк / СиОН преко облоге или ласерског директног писања, ласерским фокусирањем, топљењем и променом индекса преламања унутар силике.

Силицијум валовод је важна пасивна структура у силицијумском оптичком модулу. Управљање преносом и повезивање оптичке путање завршавају се помоћу таласовода. Технологија таласовода је једна од основних технологија у технологијама Силицон Пхотоницс, а велики број пасивних компоненти (раздори, таласи зглобова, прстенасти резонатори, итд.) Могу се имплементирати на чип технологији силицијумских таласовода.

Међутим, пошто је индекс преламања силикона превисок, а величина таласовода мала, величина тачке у таласоводу је мала и оптички модул је коначно повезан са оптичким влакном (у ствари, језгро слоја оптичког влакна ), а неусклађеност између силицијумског таласовода и поља мода оптичких влакана резултира високим губитком уноса. Промјер поља-мода (МФД) силиконског валовода је око КСНУМКС – КСНУМКСμм, док је промјер поља мода једно-модног влакна КСНУМКС – КСНУМКСμм, а губитак спреге је изузетно велик (око -КСНУМКСдБ).

КСНУМКС. Модулатор заснован на силикону

Модулација оптичких модула има интерну модулацију и вањску модулацију.

Унутрашња модулација примењује различите напоне на ласерски чип кроз управљачки чип, и подешава светлосну снагу да би остварила модулацију оптичког сигнала. Како се брзина преноса наставља повећавати, унутрашња модулација се суочава са уским грлима у перформансама. Код високих брзина, однос екстинкције и цвркут оптичког чипа за унутрашњу модулацију је тешко задовољити захтјеве. Због дисперзије оптичких влакана, стопа грешке преносног система је превисока. Развој модулације се постепено убрзава. У спољашњој модулацији, ласер наставља да емитује фотонику, а интензитет излазног оптичког сигнала се емитује кроз модулаторску Он-Офф модулацију.

Силиконски материјал има јак електрооптички ефекат и термо-оптички ефекат. Након примене спољашње енергије, може се реализовати промена фазе, а фазна разлика између две греде може се контролисати да би се остварила Мацх-Зехндер интерференција (МЗИ) да би се реализовала модулација интензитета излазног оптичког сигнала. Због тога, заснована на технологији Силицон Пхотоницс, веома је погодна за припрему високо интегрисаних МЗИ вањских модулатора.

КСНУМКС. Силицон Германиум Детецтор

Одговарајући крају преноса, оптичком модулу је такође потребан пријемни детектор који прима оптички сигнал. Пошто Си има појасни распон КСНУМКСеВ и апсорпциону граничну таласну дужину КСНУМКСμм, силицијумски материјал се не може апсорбовати за комуникациони појас (КСНУМКСμм до КСНУМКСμм, који се углавном подудара са низом таласних дужина губитка влакана). За детекторе примењене на пријемни крај на бази силицијума, морају се користити други материјали. Материјали који могу апсорбовати радни опсег оптичке комуникације су углавном ИнП, ИнГаАс и Ге.

Коефицијенти апсорпције материјала германијума на таласним дужинама КСНУМКСнм и КСНУМКСнм су већи, обично се користе детектори пријемника који су типично произведени од ове врсте материјала.

Изазови силиконске фотонике у примени оптичких модула

Пакет заснован на силиконским оптичким чиповима и даље је тежак, а процес и принос још треба побољшати.

Технологија силиконских оптичких чипова је релативно зрела, али још увијек постоје многе техничке потешкоће у процесу пакирања од чипа до оптичког модула. Потребно је оптимизирати принос и трошкове пакирања.

КСНУМКС. Фибер Цоуплинг

У два техничка правца, потребно је побољшати конструкцију структуре за конверзију у моду поља, а изолатор је потребан за смањење сметњи еха. Фиксна обрада низа влакана у В-жлијебу је тешка за аутоматизацију, а укупни трошкови обраде су високи. Метода спајања решетке има ниску пропусност и осетљива је на поларизацију. Потребно је да контролише поларизациони квадрат и захтева одговарајуће лепљење за обезбеђивање довољне снаге. У исто време, влакно је вертикално изведено, а модул са стандардним обликом треба да смањи губитак на савијању.

КСНУМКС. Ласер Интегратион

Тачност постављања је изузетно висока, процес заптивања чипова је компликован, а принос је низак.

КСНУМКС. Тхермал Манагемент

Силиконски оптички чип је осетљив на температуру. Ако се користи решеткаста структура, утицај температуре је значајнији. Потребна је строжија симулацијска конструкција и структурна оптимизација, а контрола потрошње енергије потребна је даљња оптимизација.

Изазови и могућности силицијумске фотонике у примени оптичких модула

Могућности силицијумске фотонике у примени оптичких модула

Тренутно, производи од силицијумских оптичких модула углавном укључују оптичке модуле за податковне центре на кратким релацијама и телеком кохерентне оптичке модуле средње дуге удаљености.

1. Оптички модул Дата Центер

Због идеалног радног окружења константне температуре и влажности у дата центру, захтеви за паковање оптичких модула су релативно ниски. На тржишту оптичких модула податковног центра, због велике потражње унутар КСНУМКСкм, заједно са јаким захтјевима ниске цијене, велике брзине, високе густоће, итд., Погодније је за велики број примјена Силицон Пхотоницс.

КСНУМКС. Кохерентни оптички модул средњег домета

Кохерентни оптички модули се користе за ДЦИ конекцију у податковним центрима или телекомуникацијској градској мрежи далекометне комуникације, кохерентна модулација додаје фазну модулацију уз амплитудну модулацију у односу на традиционалну МЗИ вањску модулацију. Тренутно главне технологије укључују КСНУМКСКАМ и КСНУМКСКАМ, а КСНУМКСКАМ је такође под истрагом и развојем.

Кохерентна модулација захтева поделу извора сигнала на два канала исте фреквенције са фазном разликом од КСНУМКС °, а затим одвојено модулирајући два канала фотонских да формирају интерференцијске ресурсе. Након КСНУМКС / КСНУМКС раздвојеног усмерног спрежника на пријемном крају и унутрашњем извору, оригинални сигнал на крају преноса се може извести да се елиминише шум у преносној вези. Високо интегрисана технологија валовода силицијумских фотонских и способност фазне модулације је веома погодна за припрему кохерентних модулационих уређаја. Међутим, кохерентни оптички модули засновани на ДСП технологији обраде дигиталне технологије за обраду дигиталних сигнала често се сусрећу са великим проблемима потрошње енергије.

У области истраживања кохерентне оптичке комуникације, Gigalight самостално развијен а КСНУМКСГ ЦФП-ДЦО кохерентни оптички примопредајник. Он је прилагодио истраживање и развој метрополитанским мрежним апликацијама за интерконекцију дата центра. У апликационом сценарију испод КСНУМКСкм, нискоенергетски силицијумски оптички уређај и драјвер, оптимизовани ДСП алгоритам, укупна потрошња енергије је нижа од КСНУМКСВ, у складу са окружењем везе једним одабиром за испуњавање ИТУ-Т Г.КСНУМКС КСНУМКСкм и ИЕЕЕ (више од КСНУМКСкм), потпуно утјеловљујући карактеристике употребљивости, флексибилности, ниске потрошње енергије и ниске латенције, што представља будући правац развоја брзих оптичких комуникацијских уређаја.

Истовремено, Gigalight може да обезбеди прилагођена системска решења у складу са сценаријима за клијенте.

Статус технологије силиконске фотонике у примени оптичког модула

У наредних неколико година, Gigalight инжењери ће усвојити нову Силицон Пхотоницс технологију у постојећим условима да би развили кохерентни оптички комуникациони модул ниже снаге за КСНУМКСГ или чак КСНУМКСГ оптичку преносну мрежу за изградњу нове генерације оптичких комуникационих мрежа.

Ово је оригинални чланак који је написао Gigalight. Ако се репродукује, молимо наведите извор: хттпс://ввв.гигалигхт.цом/цоммунити/тхе-цхалленгес-анд-опортунитиес-оф-силицон-пхотоницс-ин-тхе-апплицатион-оф-оптицал-модулес/

Контакт

Емаил: сунвф@гигалигхт.цом