基于平面光波導技術的高速混合集成器件課件

高速DWDM通信技術研究基于平面光波導技術的高速混合集成器件馬衛(wèi)東博士武漢郵電科學研究院·武漢光迅科技股份有限公司光迅科技-Aceelink.Ltd國內(nèi)第一家上市的光電子器件企業(yè)全球排名第6的光電子器件企業(yè)提供從芯片，器件，模塊到子系統(tǒng)的用于光通信的解決方案全球光器件市場份額(OVUM:2013.10)市場概況光集成發(fā)展的驅(qū)動力PLC及其在光集成中的作用高速系統(tǒng)中的光集成光迅科技在光集成器件上的發(fā)展總結提綱提綱市場概況光集成發(fā)展的驅(qū)動力PLC及其在光集成中的作用高速系統(tǒng)中的光集成光迅科技在光集成器件上的發(fā)展總結MarketOverview100G光收發(fā)器市場分析Source:OVUMOvum的調(diào)查，從2013年，100G的光模塊年增長率將保持62%以上市場概況光集成發(fā)展的驅(qū)動力PLC及其在光集成中的作用高速系統(tǒng)中的光集成光迅科技在光集成器件上的發(fā)展總結提綱FutureOpto-electronicComponents：SmallerSizeTRx集成相干接收機（ICR）窄線寬激光器（ITLA）FutureOpto-electronicComponents:LowerCost100G產(chǎn)量不斷提升100Gisnowcost-effectivecomparedwith10G…ThemajorityofBOMcomesfromOpto-Electronicfrontends…FutureOpto-electronicComponents:LowerPowerThemajorityofpowerconsumptioncomesfromASICs…平臺

硅基二氧化硅（Planar

Lightwave

Circuit）InP基光子器件

硅基光子器件方式

混合集成/單片集成，選擇合理的集成度實現(xiàn)低成本，高產(chǎn)量PhotonicIntegrationforTelecomandDatacomThreematerialtechnologiesforphotonicsdevice成本低，批量化應用可靠性好和光纖容易耦合通過混合集成，容易實現(xiàn)高

性能器件易實現(xiàn)光電芯片單片集成能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)射到接收，所有芯片集成和CMOS工藝兼容可以實現(xiàn)光電單片集成NTT,Furukawa,Neo,kaiam,Accelink,Enablence,JDSUInfinera,Oclaro,OnechipIntel,IBM,Luxtera,Kotura,Teraxion波導耦合損耗大，應用受限不能做激光器，需要和InP激光器混合

集成實現(xiàn)發(fā)光成本高PLC技術成熟，成本較低，

在光通信器件中廣泛使用市場概況光集成發(fā)展的驅(qū)動力PLC及其在光集成中的作用高速系統(tǒng)中的光集成光迅科技在光集成器件上的成果總結提綱WhatisPLC？SomeproductsareCheaper

Planarlightwavecircuit(PLC):指通過半導體工藝制作的波導器件MorestablethanfiberwaveguideSmallsizeinlargenumberchannelscomponentsPLC工藝流程：熱氧化下包層PECVD芯層光刻波導刻蝕波導PECVD上包層WhyisPLC？非常成熟的工藝，可靠高效的性能，較低的價格可以作為優(yōu)異的集成平臺，搭載其余的光子芯片持續(xù)不斷提高的折射率差為PLC芯片小型化提供了可能與光纖高效的耦合效率持續(xù)不斷減小的PLC尺寸及成本PLC-basedHybridIntegration搭載平臺無源光互聯(lián)電極連接PLC在混合集成中的中心地位OEIC電極連接光互聯(lián)熱沉及物理平臺HybridIntegrationTechnologyMetalheater深硅刻蝕—更高的熱效率，更低的功耗45°反射鏡面優(yōu)化的端面耦合及flipchip能力超高折射率差—芯片小型化市場概況光集成發(fā)展的驅(qū)動力PLC及其在光集成中的作用高速系統(tǒng)中的光集成光迅科技在光集成器件上的發(fā)展總結提綱PhotonicsIntegration@100GCoherentsystemMUXDP-QSFPornQAMmodulatorLaserDP-QSFPornQAMmodulatorLaserDP-QSFPornQAMmodulatorLaserInPPLCICTDMUXROADMVOA+PBS+90degHybirdmixersPDPLCTIAVOA+PBS+90degHybirdmixersPDTIAVOA+PBS+90degHybirdmixersPDTIAICRPLCInPPLCPhotonicsIntegration@100GShortlink10X10Gor4X25GArrayMUXDMUXTIADML,SOAorEMLarrayInPPLCPLCPDarrayInPDriverarray單片集成混合集成1~40kmSMFSilica-LiNbO3

HybridIntegration①100Gbit/sDP-QPSKModulator②400Gbit/s2SC-DP-16QAMModulator耦合損耗~0.4dB回波損耗>50dB符合Telcordia-468可靠性標準NTT，OFC/NFOFC2013，OW1G.1Silica實現(xiàn)低損耗無源傳輸：Y-Splitter、PBSLiNbO3電光調(diào)制特性優(yōu)異通過馬赫-曾德爾結構實現(xiàn)相位和幅度調(diào)制NTT-Y.Hibino,ECOC2010SymposiumPLCplatform-basedintegrationtechnologies:IntegratedphotonicsandelectricdevicesonPLCplatformPLCplatformNext-generationPLCPlatform-basedHybridIntegration提綱市場概況光集成發(fā)展的驅(qū)動力高速系統(tǒng)中的光集成光集成器件中的PLC光迅科技在光集成器件上的發(fā)展總結Hybridized64chWDM-PONtranceiverIntegratePDontoPLCPLCbaseddiplexerandtriplexerLaserPLCchipDeepTrenchAu/SnsolderAuleadWaveguidePLCbasedDQPSKdemodulatorDQPSKdemodulator特征:PLC技術偏振相關頻率偏移小快速響應時間功耗低應用：DPSK/DQPSK信號解調(diào)40-Gb/sDQPSK傳輸系統(tǒng)DQPSKchipCoherentmixerchipCoherentmixermodule特征:純無源光器件高相位精度應用:

相干檢測DP-QPSK信號解調(diào)40G和100GDP-QPSK傳輸系統(tǒng)PLCbased90°CoherentMixer可實現(xiàn)±1°相位誤差15mm8mmAccelink,2012,1.5%-GeO2-SiO2,ICRGen-25mm20mmAccelink,2011,0.75%-GeO2-SiO2,ICRGen-1Furukawa12mm12mm2.5%-GeO2-SiO2,集成PBSPLCbased90°CoherentMixerchip尺寸折射率差5.5%-Δ在100Gbit/s相干傳輸中，通過摻雜提高PLC波導相對折射率差可以滿足ICR-1、ICR-1.2，Micro-ICR低成本、小尺寸的要求4mm2mmFurukawa,OFC2014最小彎曲半徑300μm,Micro-ICR5.5%-ZrO2-SiO2，0.02dB/cm2.5%-Δ1.5%-Δ0.75%-Δ折射率差越大，波導可彎曲半徑越小，芯片尺寸越小Hybridintegratedproduct-Gen1ICR特征:集成偏振分束器平衡探測符合OIF標準蝶形封裝輸入光功率監(jiān)控支持32Gbps波特率應用:100Gbit/s相干光傳輸系統(tǒng)DP-QPSK相干探測400Gbit/s2SC-DP-16QAM相

干光傳輸系統(tǒng)PhaseAngle(deg)=90.4350EVM(%)=9.3591PhaseAngle(deg)=90.1343EVM(%)=10.1838Y-Pol星座圖X-I路眼圖X-Q路眼圖X-Pol星座圖Hybridintegratedproduct-Gen2ICRApplications:

骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)相干光通信100G4x5”TransponderFeatures:集成VOA/MPD功能符合OIF-DPC-RX-01.2標準尺寸大?。?3×16×6.5mm相對Gen-1ICR，Gen-2尺寸減小50%Gen-1ICRGen-2ICRPLCbasedproduct-VOAThermo-optictuningAttenuation,switching,changeofphaseThermallyinsulatingtrenches－HeatedwaveguidesareetchedfreeFeatures:尺寸小低功耗損耗、PDL小24通道VOA陣列芯片WavelengthSelectiveSwitchPLCROADMModuleVMUXHybridized4×25GTOSA/ROSA4×25GROSAforCFP44×25GTOSAforCFP4混合集成4×25GCWDM芯片設計圖PECVD光刻刻蝕濺射解理研磨Technologies&EquipmentsProcessChipMaskComixer