来源 :维科网光通讯2024-10-14
近期，凌云光宣布与德国Vanguard Automation公司正式缔结战略合作关系。
作为Vanguard在中国的核心战略伙伴，凌云光将全面负责其光子引线键合（PWB）技术和3D打印端面微光学技术及其封装设备在中国的市场营销和技术支持工作，携手推动光通信行业和光子集成芯片封装技术的革新与发展。
强强联合，推动中国光子集成芯片封装技术发展
据介绍，Vanguard Automation公司成立于2017年，坐落于德国卡尔斯鲁厄，是德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）孵化企业。
公司凭借独创的3D打印光子引线键合（Photonic Wire Bonding, PWB）技术和微光学组件技术，专注于光子集成芯片的耦合与封装应用。其先进设备和技术广泛应用于光电子集成芯片的封装制造领域，涵盖电信/数据通信高速光模块、3D传感、光计算等多个前沿方向。
Vanguard已经在数据通信、电信、人工智能、量子技术等前沿领域拓展用户。客户利用PWB和芯片级微光学元件实现混合集成，解决封装难题。
而凌云光在光纤光学领域深耕多年，致力于科学通信、电信通信、数据通信、光纤激光和光纤传感等五大核心应用领域。公司结合国际领先技术与自主研发成果，为客户提供卓越的光纤器件与仪器解决方案。
全自动3D光刻耦合，突破光子集成芯片封装
近年来，尽管芯片级光子电路集成取得了显著进展，但光子系统的封装与组装仍面临重大挑战。
光子芯片的耦合，相较于电子芯片更为复杂，需要精确匹配模式场大小，并实现高度精准的光学对准，这在半导体光子芯片中尤为困难。传统的“主动对准”技术不仅耗时费力，而且在面对不同模式场大小的芯片时，还需额外添加微透镜等元件，进一步增加了系统组装的复杂度。
而Vanguard的全自动3D光刻耦合封装平台，高端增材3D纳米制造技术，原位构建光子波导和微光学元件，克服了传统方法的局限性。借鉴电气引线键合思路，能够制备出任意形状的高分子聚合物光波导和微光学透镜，实现芯片与芯片、芯片与光纤之间的高效光耦合互联。
其独特的光子引线键合（PWB）技术，作为电子学中金属线键合的光学类比，能够高效连接集成光学芯片或光纤，成为解决上述挑战的关键。
（图片来源：Vanguard）
在卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的研究伙伴的支持下，Vanguard已证明光子线键合技术能够连接各种芯片上的波导和光纤。
对于芯片间的连接，PWB波导的横向尺寸通常为1-2微米，间距可小于5微米，从而实现每毫米芯片边缘上数百个PWB的高效连接。在连接硅基绝缘（SOI）波导时，插入损耗仅为1dB至2dB，且在1200nm至1600nm波长范围内损耗变化极小。类似的损耗数据在连接多芯光纤（MCF）或磷化铟（InP）激光源时也得到了验证。
由于键合形状是根据耦合界面的实际位置量身定制的，因此无需再进行高精度对准光学芯片。此外，通过采用渐缩的自由形态波导，光子线键合技术能够灵活处理待连接设备的不同模式场。该技术不仅高度自动化，而且非常适合大规模批量生产，为光子集成系统的成功商业化开辟了新途径。
光子引线键合的制造流程
光子引线键合（PWB）的制造包括多个步骤，使用基于双光子聚合的直接写入3D激光光刻技术：
步骤1
使用标准的拾取和放置机械将光子芯片和光纤以中等精度固定于共同基板上。
（图片来源：Vanguard）
步骤2
将互连区域嵌入光敏树脂中，并使用具有亚100纳米精度的3D机器视觉技术精确检测波导端面和耦合结构在树脂中的位置。
步骤3
根据记录的端面位置设计PWB波导的形状，并使用双光子光刻技术进行定义。
步骤4
通过显影步骤去除未曝光的树脂材料。
步骤5
将结构嵌入低折射率的包层材料中。
（图片来源：Vanguard）