无源器件与耦合

端面耦合器

Edge Coupler
图解

定义

从芯片端面水平方向把光纤的光耦合进波导的器件。

图解

把光纤里的光送进芯片,两条路 · 一个从上面进,一个从侧面进光栅耦合(垂直)硅光芯片 · 波导层光栅结构光纤垂直贴近优点:可在晶圆上任意位置布点便于整片晶圆级测试(不必切割)缺点:带宽窄、偏振敏感端面耦合(水平 / 倒锥)硅光芯片 · 波导层倒锥结构光纤水平对接优点:带宽宽、偏振不敏感、损耗低高性能模块与 CPO 的主流选择缺点:只能布在芯片边缘,对切割与对准要求高
光栅耦合与端面耦合 光栅耦合从芯片表面垂直进光,位置自由、便于晶圆级测试;端面耦合从芯片侧面水平进光,带宽与偏振表现更好,但只能布在边缘。高带宽场景(如 1.6T 与 CPO)通常选端面耦合,这也是光纤阵列 FAU 精度要求越来越高的原因。
光纤怎么成束、怎么对接 · 通道越多,对准精度越要命FAU 光纤阵列(4 通道示意)V 型槽基板把光纤按固定间距排列间距精度直接决定耦合损耗CPO 需要可拆卸、可现场端接的方案LC 双工(2 芯)配合 WDM,2 芯可承载 8 波布线密度受限场景常用MPO-16(16 芯并行)8 收 8 发,400G/800G SR8 与 DR8 的基础芯数越多,插损与清洁度要求越高光纤 Shuffle 与 ELS Shuffle 则是「在机箱内部重新分配光纤走向」的定制化部件,随 CPO/NPO 一起成为新品类。
光纤阵列与连接器 光纤阵列 FAU 是把多根光纤按微米级精度排列并固定的部件,它是「芯片—光纤」之间的最后一环。通道数越多、间距越小,对准精度要求越高,这也是为什么高速并行方案(800G SR8/DR8、CPO)的良率难点常常落在这个看似不起眼的部件上。

说明

端面耦合器通过芯片边缘的模斑转换结构(如倒锥)实现光纤与波导之间的水平耦合。它在带宽、偏振与损耗三方面都优于光栅耦合,因此成为高性能模块与 CPO 的首选。

它的限制是只能布置在芯片边缘,且对切割质量与对准精度要求很高。这意味着芯片必须被切割后才能测试,无法享受晶圆级测试的便利——这也是它成本更高的原因。

在 CPO/NPO 场景中,端面耦合与光纤阵列 FAU 是配套使用的:光从芯片边缘水平进入,通过 FAU 与外部光纤连接。这条链路的对准精度直接决定了光引擎的良率。

关键数字

水平耦合光从芯片边缘进出
带宽与偏振更优相对光栅耦合的核心优势
需切割后测试成本更高的原因

关键要点

  • 优点:耦合效率高、带宽宽、偏振相关性小。
  • 缺点:需要精细的端面加工与对准,难以做晶圆级测试。
← 上一个词条光栅耦合器 下一个词条 →模斑转换器