光纤与光电器件被动无源对准光互连VIP免费

印制电路信息2010No．1光一电印制板G忉fD．P膪c加玎fc删胛^耐BD甜d暑!皇!!!詈!!!!鼍!曼皇詈暑!!!!詈!!!!!!皇!!!皇詈!!詈!!!!皇暑詈!!暑罩!!!皇!!詈竺詈毫!!皇!!詈竺!!!!!!!苎詈詈!!!罩!!!曼詈!皇詈暑!暑!!!!!詈!!!!!曼三!!!!!暑詈!!!!!!!!!!皇!!!!!詈亨：基于单芯片技术和垂直腔面发射激光器的光纤与光电器件被动无源对准光互连贾燕孙锁良编译(江南计算技术研究所，江苏无锡214083)摘要在平行光互接应用的光收发器中，光纤对准占据了光电封装成本的一大部分。文章研究的光发送器和接收器由工作波长950nm的垂直腔面发射激光器(VcsELs)和谐振腔增强型(RcE)光检测器组成，并键合到单个双极型互补金属氧化物半导体(BicMOs)芯片上。考虑到性能与生产成本，对不同的组装结构进行了研究。最终选择了利用倒装技术将光芯片键合到集成电路(IC)的方法。为实现光纤的被动无源对准，提出了在一片倒装焊了光芯片的IC上方叠放的硅片上蚀刻孔的设想。目前这样一种测试装置已由法国LETI开发出来，并通过它证明了采用这种方法能够获得高精度(um)的光纤对准。关键词光互接；被动无源对准；倒装焊中图分类号：TN41文献标识码：A文章编号：1009一0096(2010)1-0049一03PassiVeFibreAlignmentonoptoelectronicComponentsforElectr0．opticalLinkSBasedonSingle—ChipTechnologyandVCSELs脚砌S洲跏一ff口愕Abst怕ctInoptical锄sceiversf．orp啪11e1opticallirll(applications，曲erali即mentrepresentsaIaI苫epartoftheop妣lec仃011icpackagjngcost．Inthis咖dytheopticalt啪s血姗砌dreceiVerconsistofVCSEL锄dRCEphotodetectorsoperat崦at950衄羽1dbondedtoasingleBiCMOschip．Di仃e咖t豁s锄blyco曲gumtiomwereinvestigated戗舾ngpe晌mallce锄dm锄u觚嘶ngcostintoaccount．Finally，aFlip-Chiptechnolog)rw舔chos钮tobondtlle0pticalchipsonInte乒atedCircui“IC)．ToachieVep硒sive舫rcali孕lIrIeIlt'aconc印tusingh01esetchedtt哟u曲asheetofsiliconmountedonICbyFl妒Chipbondingw嬲investigated．At茚tVellicleh嬲be∞deVel叩edatLEl’Iandith弱beenpr0啪dthathigh蠡breali孕1mentprecisio《脚)c3nbe∞KeVedusingthisconcept—KeywOrds0ptIcaIIink：passiVea¨gnment；F¨p—Chip在电信、数据通信和数据行业领域，传输设备要接受越来越高速的信号传输和信号完整性需求增加的挑战。现有设备的每通道速率为1．25Gb／s。正在开发设计的产品是2．5Gb／s，未来的平台速率将达到10Gb／s。有源元件的性能提升、基板技术和．49一长距离(千兆以太网)的光互连是有可能实现的。目前局域网(LAN)中的收发器成本已高于光纤的成本，实验室研究工作的重点集中在了收发器封装上，它被认为是能否取得成功的关键。考虑到加入连接器性能和制造成本，对不同的组装结构进行了万方数据光一电印制板apfD．ekc肋”fcPr加抛dBo口耐印制电路信息2010No．1研究，其中光纤被动无源对准可能是封装最重要的方面之一。LETI是Pjdea欧洲项目有源平行光互连项目成员，项目的最终目标是开发和提交一种每通道信号速率可达2．5Gb／s的平行光互连，但终端又转换成电连接。接口为双向，有4个输入和4个输出数据通道，连接最大长度3∞m。项置主要的目标是在革个·BiCMOS芯片上集成光器件，在相同的波长和电压下应用基于VCSEL砷化镓技术的发送器和接收器。器件和光纤的安装方法兼容于低成本大规模生产。LETI在项目中的成果是：．(1)通过类似VCSEL的外延生长，开发了RCE光检测器；(2)硅芯片的特殊驱动和放大电路设计；(3)硅与砷化镓的焊接互连工艺开发；(4)折衷考虑性能、制造公差和生产成本的组装与封装概念的开发。本文重点关注封装方面，尤其是光纤的被动无源对准。并提出了在一片倒装焊了光芯片的IC上方叠放的硅片上蚀刻孔的概念。1封装策略在一个连接器封装策略中必须考虑光纤对准的构造。光纤被动无源对准的解决方法主要有以下几项技术选择：发射器和接收器技术，电互连模式，光纤的波长和类型。对几种已经公布的光互连川【2】【3】进行研究后，LETI提出了如图l所示的POLA概念。图1高吞吐率光互连封装概念为获得高数据吞吐率，光器件直接集成到...