光子引线键合

Photonic Wire Bonding 光子引线键合

光子引线键合技术,基于子聚合效应,在光纤&激光器&波导,波导&波导的出光口之间搭建了一个桥梁,实现了两者的高效,便捷的耦合。

目前国内对光子引线键合下需求愈发澎湃,我们推出PWB(光子引线键合服务),我们采用Vanguard SONATA1000设备,该设备为目前全球被广为使用的光子引线键合设备,有极高的精度和生产效率,为全球的广大客户提供光子引线键合的加工服务。


应用

Hybrid integration of silicon photonics circuits

Hybrid external-cavity lasers (ECL) using photonic wire bonds as coupling elements

Two-photon lithography for integrated


案例:


光纤到激光器的耦合

Laser_fiber-01


光纤和光纤的耦合

Fiber2Fiber-01(1)

片上SOA和硅光芯片的集成

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SOA_on_chip-01(1)


多芯光纤和硅光芯片的耦合

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铌酸锂光波导和激光器的耦合

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光子引线键合的加工步骤

光子引线键合是使用基于双光子聚合的直写 3D 激光光刻技术分几个步骤制造的。

步骤1

使用具有中等精度的标准拾放机械将光子芯片和光纤固定到通用基座上。 

PWB-process-step-1-1

步骤2

PWB-process-step-2-1

然后将互连区域嵌入光敏抗蚀剂中,并使用 3D 机器视觉技术以亚 100 nm 的精度检测抗蚀剂内波导面和耦合结构的实际位置。


步骤3

PWB-process-step-3-1

光子引线键合 (PWB) 波导的形状是根据记录的面位置设计的,并使用双光子光刻来定义。


步骤4

PWB-process-step-4-1

未曝光的抗蚀剂材料在显影步骤中被去除。


步骤5

PWB-process-step-5

最后,这些结构被嵌入低折射率包层材料中。


由于接合的形状适应耦合界面的位置,光学芯片的高精度对准变得过时。此外,通过使用锥形自由形状波导,光子引线键合可以应对要连接的器件的截然不同的模场。该技术可以完全自动化,非常适合高通量大规模生产。


PWB可以忍受的最大功率是什么?

○Vanguard在1540 nm处的纤维到纤维PWB最高29 dbm的纤维到纤维上没有降解

●应先先进行电的金线键合还是光子引线键合

取决于您的器件结构,但是建议先做光子引线键合,然后再做金线键合

●PWBS极化是否维持?

○是的 - 我们当前正在使用的PWB具有矩形或椭圆形横截面。

○您甚至可以从它们中构建极化旋转器/拆分器

●PWB是否可以应用于可见光波段

○已经制作了样品,等待测试结果

○780 nm  - 类似的插入损失

●PWB的机械稳定性如何?

○振动测试表明,Clad和Un-Clad PWB之间的可靠性没有差异。

○这些结构的质量和力是如此之低,从而使它们具有弹性

●PWB是否需要去除氧化物?

○对于表面锥形光波导,是的,但对于边缘耦合器不用。

您是否有有关PWB引起的反射的数据?

○-30 dB回损

●写单个PWB需要多长时间?

○取决于大小,但取决于30-120秒

●在低温条件下是否有有关PWB性能的数据?

○参考:Becky Lin,Arxiv:2307.07496

●PWB上是否有长期可靠性数据?

○在同一sip芯片上显示波导到波导的键:

■Telcordia Ref。 3.3.2.2:225个循环-40°C至+85°C(> 200 h)

■Telcordia Ref。 3.3.2.3:85°C / 85%湿度,3500 h

PWB的主要损耗来源是什么?

○正在调查中。

■曲率引起的弯曲损失

对于半径大于100微米的弯管可忽略不计

■ PWB的粗糙度(它是逐层书写的)

■放置精度(~30 nm)

■ PWB接口设计与人工制造的接口

■模式与参数匹配

● PWB的组件间距可以有多远,对齐方式是什么?精度?

○写场的最大尺寸为~350μm x 350μm,这限制了组件之间的距离。

写场的高度最大垂直偏移量为250μm。

然而,针对低损耗的需求,高度的垂直变化量应保持小于30μm。