11/07/2022，光纖在線訊，今天出版的《光學(xué)快報》上刊發(fā)了韓國電子電信研究院ETRISanghwa Yoo等研究人員的成果：“帶有混合倒裝焊鍵合激光器的53Gbd PAM-4全集成硅光發(fā)射機(jī)”。文章在綜述了當(dāng)前硅光模塊發(fā)展的成績與問題之后，提出了一種支持106Gbps的倒裝焊激光器方案的硅光發(fā)射方案。在此之前，第一，用于硅光耦合的帶有反向錐狀結(jié)構(gòu)的邊緣耦合器（EC）需要更高精度的浸入式193nm光刻技術(shù)才能做好；第二，還沒有支持100G每通道的倒裝焊方案硅光成果。在ETRI的這個方案中，包括了SiO2的模斑尺寸轉(zhuǎn)換器（SSC），具有更大的適配容忍度，方便倒裝焊，采用標(biāo)準(zhǔn)193nm光刻等優(yōu)點(diǎn)。

ETRI這一研究成果結(jié)構(gòu)如圖。整個硅光發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖（a）,具體的硅光芯片（2.87x7.6mm）結(jié)構(gòu)如圖(b)，包括了帶有SSC的LD。在這個結(jié)構(gòu)中，1310nm連續(xù)波激光器通過端耦合（butt）方式連接EC（圖2中EC1），這個EC包括了基于SiO2材料的兩段SSC錐狀結(jié)構(gòu)和硅反向taper。該結(jié)構(gòu)中的MZM調(diào)制器包括了1x2多模干涉MMI耦合器，2x2多模干涉耦合器，還有一對PN結(jié)相位轉(zhuǎn)移器（PN-PS）和熱光相位轉(zhuǎn)移器（TOPS）。另外在接收端，采用了兩個鍺PD和1x2定向耦合器結(jié)構(gòu)。整個結(jié)構(gòu)中，MZM的控制通過了調(diào)節(jié)TOPS的電壓來實(shí)現(xiàn)。硅光發(fā)射機(jī)中的驅(qū)動芯片采用2D封裝的方式通過PCB板上的引線直接相連。

為改善整個結(jié)構(gòu)的射頻特性，研究團(tuán)隊(duì)引入了片外的硅電容（SC，圖中的SC0），硅光芯片結(jié)構(gòu)中也特別引入了兩個硅電容（SC1和SC2）。

ETRI的這一硅光芯片采用了200mm SOI CMOS工藝，由新加坡Advanced Micro Foundry（AMF）生產(chǎn)，采用193nm干式光刻工藝，SOI晶圓上有220nm厚度的硅層，掩埋的3微米氧化層，硅襯底層725微米。

倒裝的激光器結(jié)構(gòu)（如下圖）包括了suspended EC，電極接觸，凹槽（recess）中四個底座（用于在制定的高度安裝LD）。激光器采用了新飛通的帶有SSC的DFB激光器。整個結(jié)構(gòu)設(shè)計充分考慮了如何降低倒裝的難度，實(shí)驗(yàn)中水平和垂直失配容忍度分別達(dá)到了2.3微米和1.2微米。設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸并通過計算機(jī)模擬進(jìn)行了優(yōu)化。

ETRI的這篇論文很長，但其目的顯然是為了推動100G單波硅光光模塊的成熟。文章從理論和實(shí)踐兩方面提出了一種可行的解決方案，驗(yàn)證了基于成熟的倒裝焊技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高性能的硅光模塊，對于Intel以外的硅光陣營來說，相信有不少借鑒意義。

文章原文：https://opg.optica.org/DirectPDFAccess/9279C684-DA12-428E-9E7BF1E5B4150749_513711/oe-30-23-41980.pdf?da=1&id=513711&seq=0&mobile=no