硅光是以光子和電子為信息載體的硅基電子大規(guī)模集成技術,能夠突破傳統(tǒng)電子芯片的極限性能,是5g通信、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新型產(chǎn)業(yè)的基礎支撐。光纖到硅基耦合是芯片設計十分重要的一環(huán),耦合質量決定著集成硅光芯片上光信號和外部信號互聯(lián)質量。耦合過程中最困難的地方在于兩者光模式尺寸不匹配,硅光芯片中光模式約為幾百納米,而光纖中則為幾個微米,幾何尺寸上巨大差異造成模場的嚴重失配。準確測量耦合位置質量及硅光芯片內(nèi)部鏈路情況,對硅光芯片設計和生產(chǎn)都變得十分有意義。
光纖微裂紋診斷儀(oli)對硅光芯片耦合質量和內(nèi)部裂紋損傷檢測,非常有優(yōu)勢,可精準探測到光鏈路中每個事件節(jié)點,具有靈敏度高、定位精準、穩(wěn)定性高、簡單易用等特點,是硅光芯片檢測很好的工具。
oli測試硅光芯片耦合連接處質量使用oli測量硅光芯片耦合連接處質量,分別測試正常和異常樣品,圖1為硅光芯片耦合連接處實物圖。
圖1硅光芯片耦合連接處實物圖
oli測試結果如圖2所示,圖2(a)為耦合正常樣品,圖2(b)為耦合異常樣品。從圖中可以看出第一個峰值為光纖到硅基波導耦合處反射,第二個峰值為硅基波導到空氣處反射,對比兩幅圖可以看出耦合正常的回損約為-61db,耦合異常,耦合處回損較大,約為-42db,可以通過耦合處回損值來判斷耦合質量。
(a)耦合正常樣品
(b)耦合異常樣品
圖2 oli測試耦合連接處結果
oli測試硅光芯片內(nèi)部裂紋使用oli測量硅光芯片內(nèi)部情況,分別測試正常和內(nèi)部有裂紋樣品,圖3為耦合硅光芯片實物圖。
圖3.耦合硅光芯片實物圖
oli測試結果如圖4所示,圖4(a)為正常樣品,圖中第一個峰值為光纖到波導耦合處反射,第二個峰值為連接處到硅光芯片反射,第三個峰為硅光芯片到空氣反射;圖4(b)為內(nèi)部有裂紋樣品,相較于正常樣品再硅光芯片內(nèi)部多出一個峰值,為內(nèi)部裂紋表現(xiàn)出的反射。使用oli能精準測試出硅光芯片內(nèi)部裂紋反射和位置信息。
(a)正常樣品
(b)內(nèi)部有裂紋樣品
圖4.oli測試耦合硅光芯片結果
因此,使用光纖微裂紋診斷儀(oli)測試能快速評估出硅光芯片耦合質量,并精準定位硅光芯片內(nèi)部裂紋位置及回損信息。oli以亞毫米級別分辨率探測硅光芯片內(nèi)部,可廣泛用于光器件、光模塊損傷檢測以及產(chǎn)品批量出貨合格判定。