9/17/2018， 如果有人告訴你光波導(dǎo)可以用3D打印的方式生成？你是不是覺得很神奇，特別是這種技術(shù)可以用于許多復(fù)雜的光波導(dǎo)耦合應(yīng)用，比如熱門的硅光器件封裝,你一定會更加大呼神奇。在9月6日光纖在線舉辦的硅基光電子和高速互聯(lián)論壇上，ficonTEC公司CEO Torsten Vahrenkamp向聽眾們展示了PWB制作的視頻。視頻呈現(xiàn)的效果令編輯印象極其深刻。但是，這樣的技術(shù)即便存在，真的可以應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)中嗎？今年的CIOE上，光纖在線編輯應(yīng)邀來到德國自動化封裝和測試設(shè)備提供商，也是上述技術(shù)開發(fā)者Vanguard光子公司的合作推廣伙伴ficonTEC公司的展臺，采訪了Vanguard公司共同創(chuàng)辦人Christian Koos教授。
    在正式采訪之前，ficonTEC的曹總給了編輯一份關(guān)于這種名為光子引線鍵合(Photonic wire bonding以下簡稱PWB)技術(shù)的介紹文章。讓我們先引用這篇文章的內(nèi)容簡單介紹一下這項(xiàng)技術(shù)。類似于大家熟悉的金屬線鍵合的作用，PWB技術(shù)是一種實(shí)現(xiàn)光芯片直接或者光芯片到光纖直接耦合的任意形狀的單模光波導(dǎo)。發(fā)明和擁有這項(xiàng)技術(shù)專利的是德國的Karlsruhe技術(shù)學(xué)院(KIT)，Vanguard公司從KIT剝離出來專門負(fù)責(zé)該技術(shù)的商業(yè)推廣。PWB技術(shù)的基本實(shí)現(xiàn)包括了三個(gè)步驟。第一，采用標(biāo)準(zhǔn)安放工藝將光芯片或者光纖安放在通用襯底上；第二，需要互聯(lián)的區(qū)域被光刻膠（光敏感抵抗材料）覆蓋，波導(dǎo)截面實(shí)際位置和耦合結(jié)構(gòu)通過具有亞微米結(jié)構(gòu)的3D視覺技術(shù)進(jìn)行探測；第三，根據(jù)上述探測結(jié)果進(jìn)行PWB波導(dǎo)設(shè)計(jì)并利用直接寫入的TPP（兩光子聚合Two photon polymerization）3D激光光刻機(jī)生成。不需要的部分因?yàn)闆]有曝光被去除，最后生成的波導(dǎo)被嵌入一種低折射率包層材料。這種技術(shù)避免了復(fù)雜的需要高精度的耦合工藝，可以實(shí)現(xiàn)全部自動化并進(jìn)行批量生產(chǎn)。

圖1：PWB制作示意圖
    雖然這是一種全新的技術(shù)，但是這一技術(shù)卻并不還處在實(shí)驗(yàn)室階段。過去幾年來，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)處于工業(yè)化應(yīng)用的早期階段，在多種多樣的光芯片耦合或者光芯片到光纖耦合應(yīng)用中都獲得成功。在這些應(yīng)用中，PWB的側(cè)面尺寸只有1-2微米，互聯(lián)間距小于200微米，從而支持每毫米芯片尺寸下數(shù)百個(gè)連接。連接損耗方面，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)SOI波導(dǎo)間小于1dB的損耗指標(biāo)，波長范圍覆蓋700-1700nm。類似的損耗指標(biāo)還實(shí)現(xiàn)在到多芯光纖或者到InP激光器芯片之間的耦合上。這項(xiàng)技術(shù)的潛力還在于實(shí)現(xiàn)不同材料芯片的互相連接，實(shí)現(xiàn)更靈活的光子集成，比如在無源二氧化硅或者氮化硅波導(dǎo)到InP芯片之間的集成。相比以往的單片集成技術(shù)，基于PWB技術(shù)的多芯片集成可以實(shí)現(xiàn)更高的制造良率，基于不同的材料實(shí)現(xiàn)更好的器件性能，可以實(shí)現(xiàn)更靈活的器件設(shè)計(jì)。PWB技術(shù)和多芯片集成技術(shù)的應(yīng)用除了光通信里的光模塊，還包括了傳感，遙測，醫(yī)療等許多領(lǐng)域，比如可以支持硅光模塊還有帶有WDM芯片的光模塊設(shè)計(jì)等。

圖2：PWB效果圖
    如上所述，PWB技術(shù)可以說解決了當(dāng)前光子集成應(yīng)用所面對的許多痛點(diǎn)。那么這樣的技術(shù)又是如何誕生，如何發(fā)展呢？作為這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)明人，Koos教授在編輯想象中應(yīng)該是一位很大年紀(jì)的教授。沒想到站在編輯眼前的Koos教授雖然滿頭白發(fā)，卻很年輕。他告訴編輯，PBW技術(shù)的核心PTT并不是他發(fā)明的，在KIT的實(shí)驗(yàn)室里PTT已經(jīng)用于多個(gè)不同的領(lǐng)域。是Koos教授發(fā)現(xiàn)了PTT用于光子集成的優(yōu)勢。在Koos教授眼里，PWB技術(shù)最大的優(yōu)勢第一免除了光纖或者波導(dǎo)對準(zhǔn)的復(fù)雜；第二可以實(shí)現(xiàn)全自動化生產(chǎn)；第三，可以實(shí)現(xiàn)任意波導(dǎo)或者波導(dǎo)到光纖的耦合。這項(xiàng)技術(shù)帶來的高良率，低成本和快速性可以大大降低器件成本。對于編輯關(guān)心的PWB技術(shù)成熟度的問題，Koos教授告訴編輯，通過和ficonTEC的合作，他們已經(jīng)獲得了不少訂單機(jī)會，并有機(jī)會在一家主要光模塊公司獲得實(shí)際應(yīng)用。Koos教授說，PWB技術(shù)是通向未來的技術(shù)，他們有信心把這一技術(shù)推向更高更遠(yuǎn)。他告訴編輯，Vanguard Automation是也ficontec投資的子公司，利用ficontec在自動耦合及組裝設(shè)備上的多年經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累，以及Vanguard在PWB的專利及其解決方案，共同開發(fā)出PWB在實(shí)驗(yàn)室級和全自動生產(chǎn)級的PWB設(shè)備及其解決方案。

圖3：編輯和Koos教授還有Vanguard另外一位共同創(chuàng)辦人Philipp-Immanuel Dietrich博士