고밀도 공동 패키지 광학을 위한 저손실 칩-투-칩 커플러

소환

Weninger, D., Serna, S., Ranno, L., Kimerling, L., & Agarwal, A. (2024). 고밀도 공동 패키지 광학을 위한 저손실 칩-투-칩 커플러. Journal of Hypothetical Examples , 권호 (호수), 페이지 번호.

키워드

• 공동 패키지 광학(CPO)
• 질화규소(Si3N4)
• 실리콘(Si)
• 에바네센트 커플러
• 칩투칩 커플링
• 수직 결합
• 낮은 손실
• 고밀도
• 수동 조립
• 정렬 허용 오차
• 열 안정성

짧은

본 논문에서는 실리콘 질화물과 실리콘 사이의 수직 칩-칩 소멸 커플러에 대한 실험적 시연을 제시하며, 1550nm 파장에서 0.39dB의 결합 손실을 달성했습니다.

요약

이 기사에서는 실리콘 질화물(Si3N4)과 실리콘(Si) 도파관을 직접 연결하는 수직 칩-칩 에바네센트 커플러의 첫 번째 실험적 데모를 제시합니다. 이 커플러 설계는 기존 구리 상호 연결의 한계에 직면한 데이터 센터에서 고대역폭 용량에 대한 증가하는 수요에 대한 솔루션을 제공합니다.

연구의 주요 결과는 다음과 같습니다.

• 낮은 커플링 손실: 커플러는 1550nm에서 0.39dB의 커플링 손실을 달성했는데, 이는 실리콘 기반 에바네센트 칩 간 커플러에 대해 보고된 가장 낮은 수준입니다. C-밴드, S-밴드, L-밴드를 포함하는 넓은 파장 범위(1480-1640nm)에서 0.73dB의 낮은 평균 커플링 손실을 유지했습니다.
• 높은 정렬 허용 오차: 이 커플러는 1480-1640nm 파장 범위에서 1.38µm의 평균 1dB 측면 정렬 허용 오차를 보였습니다. 이 비교적 큰 허용 오차는 픽앤플레이스 도구를 사용한 수동 조립에 적합하게 만들어 주며, 이는 광자 집적 회로(PIC)의 대량 생산에 필수적입니다.
• 열 안정성: 커플러의 성능은 다양한 온도에서 안정적으로 유지되었으며, 커플링 손실과 정렬 허용 오차는 20~60°C에서 각각 ± 0.35dB 및 ± 30nm 이내로 변했습니다.
• 반복성: 이 연구에서는 별도로 패키지된 4개의 다이에서 일관된 성능이 입증되어 커플러 설계의 반복성이 확인되었습니다.

이 커플러의 낮은 손실, 높은 정렬 허용 오차, 열 안정성 및 반복성은 이를 미래의 공동 패키지 광학(CPO) 시스템에서 고밀도, 확장 가능한 광학 상호연결을 위한 유망한 솔루션으로 만듭니다. 실리콘 기반 소재(Si3N4 및 SOI)를 사용하면 표준 CMOS 제조 공정과 호환되어 데이터 센터 및 기타 고성능 컴퓨팅 애플리케이션에서 대규모 통합의 잠재력을 더욱 향상시킵니다.

출처: opticaopen.org