موصلات إنتل الضوئية القابلة للتوصيل

بالنسبة لسيناريوهات تطبيق CPO أو الإدخال والإخراج البصري، عادةً ما يكون ذلك هو الأول من خلال طريقة الحزمة المتقدمة للرقاقة الضوئية والشريحة الكهربائية معًا، ثم أخيرًا الألياف الضوئية المثبتة على الشريحة الضوئية. هذا سوف يجلب العديد من المشاكل. بادئ ذي بدء، في الشريحة الكهروضوئية قبل اكتمال الحزمة، ليس من الواضح ما إذا كان أداء الشريحة يلبي المتطلبات، سواء كان قالبًا جيدًا أو يقلل من العائد الإجمالي للنظام. ثانيًا، بعد لصق الألياف الضوئية على الشريحة الضوئية، إذا كانت هناك مشكلة في الشريحة أو اقتران الألياف، فمن الصعب إعادة العمل. بالإضافة إلى ذلك، فإن شكل ضفيرة الألياف الضوئية في عملية الإنتاج اللاحقة سيجلب عملية الإزعاج، كما أن تجربة المستخدم سيئة نسبيًا. ولذلك، تأمل إنتل في حل المشاكل المذكورة أعلاه، من خلال تطوير موصل بصري مماثل قابل للتوصيل بواجهة USB، والذي يمكن إدخاله بسهولة في الكمبيوتر. إدارة الموارد البشرية الوحدة، كما هو موضح في الشكل أدناه.

اقترحت إنتل حل الجسر البصري الزجاجي. استنادًا إلى الكتابة المباشرة بالليزر فائقة النبض، سيتم تركيز نبضة الضوء القصيرة جدًا على عمق محدد في شريحة الزجاج، مما يؤدي إلى تغيير الخصائص البصرية للزجاج المحلي، ثم معالجة الدليل الموجي البصري ثلاثي الأبعاد، وفقدان انتقاله 3 ديسيبل/سم. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا معالجته في زجاج الهيكل الميكانيكي الدقيق المستخدم في المحاذاة الموضعية. يظهر في الشكل أدناه حل الجسر البصري الزجاجي من Intel، حيث يعمل الزجاج الذي يحتوي على الدليل الموجي البصري كجسر بصري لتوصيل الشريحة الضوئية القائمة على السيليكون بموصل بصري خارجي. يمكن تحويل مخرج قارنة التوصيل الحافة 0.2*1 عند PIC في الشكل إلى مخرج دليل موجي بصري زجاجي 16×2 من خلال دليل موجي بصري زجاجي ثلاثي الأبعاد. يتم أيضًا تشكيل الهياكل الميكانيكية للمحاذاة على هذا الجسر الزجاجي، بما يتوافق مع ميزة المحاذاة المتوسطة وميزة المحاذاة الدقيقة في الشكل أدناه. يبلغ أبعاد الجسر البصري الزجاجي النموذجي 8 مم × 3 مم × 8.6 مم.

تمت معالجة هيكل V-groove على شريحة السيليكون الضوئية، وتمت معالجة هيكل النتوء الأسطواني على الجسر الزجاجي، والذي يمكن لصقه مباشرة في V-groove عن طريق التجميع السلبي، كما هو موضح في الشكل أدناه.

يتم استخدام دور النتوء الأسطواني لتقليد الألياف الضوئية، ونصف قطر تصميمها 62.5 ميكرون، والمعالجة الفعلية للانحراف ± 0.084 ميكرون (عينات اختبار للرقاقة المكونة من 4 قطع، تحتوي كل رقاقة على 48 قطعة من القالب، كل منها يموت على هيكل اختبار 16 قناة)، كما هو مبين في الشكل أدناه.

علاوة على ذلك، حددت إنتل فقدان اقتران الموافقة المسبقة عن علم بالألياف الضوئية من خلال الجسر الزجاجي، وكان متوسط ​​خسارة الاقتران للمجموعات الثلاث من الهياكل 1.19 ديسيبل و1.59 ديسيبل و1.45 ديسيبل على التوالي. وتظهر نتائج الاختبارات في الشكل أدناه، مع متوسط ​​إجمالي لخسارة الاقتران قدره 1.41 ديسيبل. وكانت الخسارة من الموافقة المسبقة عن علم إلى الجسر البصري 0.4 ديسيبل، وكانت الخسارة من الألياف الضوئية إلى الجسر البصري حوالي 0.6 ديسيبل. يتم تقديم بعض الخسارة الإضافية بسبب أخطاء المعالجة في الهيكل الميكانيكي.

بعد تجميع الجسر البصري والموافقة المسبقة عن علم معًا، من الضروري بعد ذلك تطوير موصل وحدة مصفوفة الألياف (يشار إليه باسم FAU) للاتصال به، والذي يظهر هيكله في الشكل أدناه. يمكن توصيل تركيبات صفيف الألياف بالجسر البصري من خلال الهياكل المجهرية الميكانيكية.

يحتوي هذا الموصل البصري FAU على 5 مكونات رئيسية: مشابك الألياف الضوئية لدعم الألياف والمحاذاة الميكانيكية، وقوس المشبك، وزنبرك المزلاج، وهيكل الموصل بالكامل، ومقبس على الجسر البصري للاقتران مع المزلاج لإصلاحه. يظهر الشكل أدناه الانهيار الهيكلي للموصل البصري القابل للتوصيل بالكامل. حيث تتم معالجة مشبك الألياف الضوئية أيضًا عن طريق الكتابة المباشرة بالليزر، والتي تحتوي على هياكل مجهرية ميكانيكية للمحاذاة وفتحات لمحاذاة الألياف، ويبلغ التسامح مع فتحات محاذاة الألياف ± 0.5 ميكرومتر.

أثناء استخدام الموصل، يتم أولاً إدخال حامل الطويق في هيكل المحاذاة الخشنة على الجسر البصري، علاوة على ذلك، يتم استخدام البنية المجهرية الميكانيكية لتحقيق المحاذاة الدقيقة، وتظهر عملية الاقتران بأكملها في الشكل أدناه. يتم الاحتفاظ بمسافة حوالي 10um بين الجسر البصري النهائي وموصل FAU، وقد تم تصميم كلا الواجهتين بحيث تكون مائلة عند 8 درجات لتقليل الانعكاس الخلفي.

تم تصميم زنبرك الإغلاق لضمان اتصال فعال ومحكم بين الموصل البصري والجسر الزجاجي. عندما يتم إدخال الموصل في الجسر البصري، يتم دفع الزنبرك إلى الداخل عن طريق البثق. عندما تتم مطابقة المزلاج بنجاح مع الوعاء، سيتم تحرير الزنبرك خارجيًا لضمان ربط الاثنين بشكل فعال، كما هو موضح في الشكل التالي.

يبلغ متوسط ​​الفقد البصري للموصل 0.33 ديسيبل، وتظهر نتائج الاختبار أدناه.

لتلخيص ذلك، قامت إنتل بمعالجة أدلة موجية بصرية ثلاثية الأبعاد وبنية مجهرية ميكانيكية في الزجاج باستخدام تقنية الكتابة المباشرة بالليزر لتشكيل جسر بصري زجاجي للاتصال بشريحة بصرية من السيليكون. أما بالنسبة للموصل البصري القابل للتوصيل، فإن تقنية الكتابة بالليزر تُستخدم أيضًا لمعالجة مشبك الألياف الضوئية والبنية المجهرية الميكانيكية. تتم محاذاة الهياكل المجهرية الميكانيكية الموجودة على الموصل البصري والجسر البصري وإقرانها لتحقيق وظيفة الموصل البصري القابل للتوصيل. تصميم الحل بأكمله مبتكر للغاية. تبلغ الخسارة البصرية للطرف الواحد من المحلول 1.41 ديسيبل (الموصل البصري-> الجسر البصري-> شريحة السيليكون الضوئية)، بينما تبلغ الخسارة البصرية للموصل 0.33 ديسيبل (الموصل البصري-> الجسر البصري)، وهو أفضل من الأداء العام لمؤشر مقرنة الحافة. باستخدام هذا الموصل البصري القابل للتوصيل، يمكن اختبار شريحة السيليكون الضوئية أولاً، ويمكن فحص القالب الجيد للتغليف، مما يقلل من تكلفة التغليف، ويمكن أن يحسن بشكل كبير إنتاجية وحدة CPO، ويحل مشكلة صعبة تتعلق بـ CPO/Optical هبوط تكنولوجيا IO.