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4×25Gb/s ROSA器件采用了阵列式4路雪崩光电探测器APD和1×4 硅上二氧化硅AWG芯片混合集成的方式。InP基的APD芯片具有高带宽、低暗电流、工作电压较低的特点,可针对AWG输出波导的间距,较容易制作成探测器阵列。虽然由于折射率差较小的原因,硅上二氧化硅基的AWG芯片通常尺寸较大,但由于其工艺成熟(已实现大批量生产),所以利用其作为波长分束器,具有成本低、成品率高、光损耗小的特点。作为波长分束器,AWG芯片的理想通带输出光谱应为箱型,这可以通过在AWG输出端采用宽波导也即多模波导来实现,较宽的输出波导也利于同探测器的光耦合。由于探测器芯片的光敏面较大,在同AWG芯片耦合时1dB耦合容差可达到±5um,因此利用无源对准即可实现较高的耦合效率,见图6所示。
图5 基于混合集成技术的ROSA芯片和器件技术
如果利用混合集成技术制作光发射芯片,也即用硅上二氧化硅AWG芯片作为波长合波器同激光器芯片实现混合集成,则对光耦合的要求非常高。模拟结果表明,采用波导直接对准的方式,激光器和AWG芯片的1dB耦合容差小于±1um,为满足批量生产要求,工艺容差应控制在±0.5um,如图7所示。如此高精度的光耦合,可以通过高精度的倒装焊工艺实现,但通常满足要求的贴装设备非常昂贵。
图6 探测器芯片同AWG芯片的光耦合容差
图7 激光器芯片同AWG芯片的光耦合容差
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