高密度共パッケージ光学用低損失チップツーチップカプラ

引用

Weninger, D., Serna, S., Ranno, L., Kimerling, L., & Agarwal, A. (2024). 高密度共パッケージ光学部品向け低損失チップ間カプラ。Journal of Hypothetical Examples 、巻番号（発行番号）、ページ番号。

キーワード

• 共同パッケージ光学部品（CPO）
• 窒化ケイ素（Si3N4）
• シリコン（Si）
• エバネッセントカップラー
• チップ間結合
• 垂直結合
• 低損失
• 高密度
• パッシブアセンブリ
• アライメント許容範囲
• 熱安定性

簡単な

この記事では、シリコン窒化物とシリコン間の垂直チップツーチップエバネッセント結合器の実験的実証を示し、1550 nm の波長で 0.39 dB の結合損失を達成しました。

まとめ

この記事では、シリコン窒化物 (Si3N4) とシリコン (Si) 導波路を直接接続する垂直チップ間エバネッセント カプラの初めての実験的デモンストレーションを紹介します。このカプラ設計は、従来の銅配線では限界に直面しているデータ センターにおける高帯域幅容量の需要増大に対するソリューションを提供します。

この研究の主な結果は次のとおりです。

• 低い結合損失:このカプラは 1550 nm で 0.39 dB の結合損失を達成しました。これは、シリコンベースのエバネッセント インターチップ カプラとして報告されている中で最も低い値です。C バンド、S バンド、L バンドをカバーする広い波長範囲 (1480 ～ 1640 nm) にわたって、平均結合損失は 0.73 dB と低く抑えられています。
• 高いアライメント許容度:このカプラは、1480 ～ 1640 nm の波長範囲にわたって、平均 1 dB の横方向アライメント許容度が 1.38 µm であることが実証されています。この比較的大きな許容度により、ピックアンドプレース ツールを使用したパッシブ アセンブリに適しており、これはフォトニック集積回路 (PIC) の大量生産に不可欠です。
• 熱安定性:カプラの性能はさまざまな温度下でも安定しており、結合損失とアライメント許容値は 20 ～ 60°C の範囲でそれぞれ ± 0.35 dB 未満、± 30 nm 未満で変化しました。
• 再現性:この調査では、個別にパッケージ化された 4 つのダイにわたって一貫したパフォーマンスを実証することにより、カプラ設計の再現性を確認しました。

このカプラは、低損失、高アライメント許容度、熱安定性、再現性を備えており、将来の共パッケージ光学 (CPO) システムにおける高密度でスケーラブルな光相互接続の有望なソリューションとなっています。シリコンベースの材料 (Si3N4 および SOI) を使用することで、標準の CMOS 製造プロセスと互換性が確保され、データ センターやその他の高性能コンピューティング アプリケーションにおける大規模統合の可能性がさらに高まります。

出典: opticaopen.org