集成硅光子封装

引用

Hwang, H. Y. (2019). 集成硅光子封装 [博士论文，科克大学]。https://hdl.handle.net/10468/9524

关键词

• 硅光子学
• 封装
• 集成
• 光学组件
• 电中介层
• 光栅耦合器
• 衰减耦合
• MEMS光开关

简介

本论文旨在通过开发和演示先进的封装技术，弥合硅光子学研究与制造之间的差距，重点关注高密度集成和无源光学组件。

摘要

How Yuan Hwang (2019) 的博士论文《集成硅光子封装》探索了先进的硅光子封装技术，旨在弥合器件制造与最终封装产品之间的差距。论文强调了高密度集成和高效光耦合方法的需求，以实现硅光子封装的大规模生产。Hwang 使用加州大学伯克利分校最先进的硅光子 MEMS 光开关作为测试器件，演示了已开发的封装解决方案。

该论文探讨了硅光子器件中高密度电气和光学互连所带来的挑战。论文介绍了两代封装解决方案：

• 第一代封装涉及一个 12x12 硅光子 MEMS 光开关封装，该封装使用陶瓷中介层进行电气布线，并使用无盖光纤阵列进行光耦合。该方法证明了硅光子二维封装的可行性。
• 第二代封装旨在通过两种测试平台实现更高密度的集成：

1、可插拔封装（测试平台 2a）采用陶瓷中介层和弹簧接触中介层实现电气连接，并实现光学组件的解耦。玻璃通孔封装（测试平台 2b）采用紧2、凑型玻璃中介层，带有双层金属化层和通孔，从而缩短了电气长度并实现了 2.5D 集成。

一项关键创新是采用离子交换工艺制造的 2D、136 通道、间距减小的光纤阵列，解决了传统光纤 V 型槽阵列的挑战。本论文进一步研究了无源光耦合方法：

• 光栅到光栅耦合采用垂直堆叠光栅，无需有源对准，实现 2.5D 集成，并通过减小有源器件尺寸来节省成本。
• 基于与玻璃通孔中介层集成的埋入式玻璃波导的衰减耦合。该方法简化了组装工艺并降低了封装复杂性。

Hwang 阐述了硅光子封装的设计规则和考量因素，强调了器件布局、材料选择和工艺兼容性的重要性。论文认为，封装在充分发挥硅光子学潜力方面发挥着至关重要的作用，需要创新的解决方案以及对电、光、热和机械各方面的精心整合。

来源：https://cora.ucc.ie/server/api/core/bitstreams/4c1b8595-1427-4514-bc2f-33c11056d833/content