Connecteurs optiques enfichables d'Intel

Pour les scénarios d'application CPO ou Optical IO, il s'agit généralement du premier moyen de package avancé vers la puce optique et la puce électrique ensemble, puis enfin de la fibre optique fixée à la puce optique. Cela entraînera plusieurs problèmes. Tout d'abord, dans la puce photoélectrique avant l'achèvement de l'emballage, il n'est pas clair si les performances de la puce répondent aux exigences, s'il s'agit d'une bonne puce ou si elle réduit le rendement global du système. Deuxièmement, une fois la fibre optique collée sur la puce optique, s'il y a un problème avec la puce ou le couplage de la fibre, il est plus difficile de la retravailler. De plus, la forme en queue de cochon de la fibre optique dans le processus de production ultérieur entraînera des inconvénients lors du fonctionnement, et l'expérience utilisateur est également relativement médiocre. Par conséquent, Intel espère résoudre les problèmes ci-dessus en développant un connecteur optique enfichable à interface USB similaire, qui peut être facilement inséré dans le CPO module, comme le montre la figure ci-dessous.

Intel a proposé une solution de pont optique en verre. Basé sur l'écriture directe au laser ultra-pulsée, l'impulsion de lumière ultra-courte sera focalisée à une profondeur spécifique dans la puce de verre, modifiant les propriétés optiques du verre local, puis traitée par un guide d'onde optique tridimensionnel, sa perte de transmission de 3 dB/cm. De plus, il peut également être traité dans le verre de la structure micromécanique, utilisée pour l'alignement de position. La solution de pont optique en verre d'Intel est illustrée dans la figure ci-dessous, où le verre contenant le guide d'onde optique sert de pont optique pour connecter la puce optique à base de silicium à un connecteur optique externe. La sortie du coupleur de bord 0.2*1 au niveau du PIC sur la figure peut être convertie en une sortie de guide d'onde optique en verre 16×2 via le guide d'onde optique en verre 8D. Des structures mécaniques d'alignement sont également usinées sur ce pont de verre, correspondant à la fonction d'alignement médian et à la fonction d'alignement fin de la figure ci-dessous. Le pont optique en verre typique a des dimensions de 3 mm*8.6 mm*10 mm.

La structure de la rainure en V a été traitée sur la puce optique en silicium et la structure cylindrique en bosse a été traitée sur le pont en verre, qui peut être directement collé dans la rainure en V par assemblage passif, comme le montre la figure ci-dessous.

Le rôle de la saillie cylindrique est utilisé pour imiter la fibre optique, son rayon de conception de 62.5 um, le traitement réel de l'écart de ± 0.084 um (échantillons de test pour la tranche de 4 pièces, chaque tranche contient 48 morceaux de puce, chacun mourir sur la structure de test à 16 canaux), comme le montre la figure ci-dessous.

En outre, Intel a caractérisé la perte de couplage du PIC à la fibre optique à travers le pont en verre, et la perte de couplage moyenne pour les trois ensembles de structures était respectivement de 1.19 dB, 1.59 dB et 1.45 dB. Les résultats des tests sont présentés dans la figure ci-dessous, avec une perte de couplage moyenne globale de 1.41 dB. La perte du PIC vers le pont optique était de 0.4 dB et la perte de la fibre optique vers le pont optique était d'environ 0.6 dB. Certaines pertes supplémentaires sont introduites en raison d'erreurs de traitement dans la structure mécanique.

Une fois le pont optique et le PIC assemblés, il est alors nécessaire de développer un connecteur d'unité de réseau de fibres (appelé FAU) pour s'y connecter, dont la structure est illustrée dans la figure ci-dessous. Les luminaires à réseau de fibres peuvent être connectés au pont optique via des microstructures mécaniques.

Ce connecteur optique FAU contient 5 composants principaux : des pinces à fibre optique pour le support de la fibre et l'alignement mécanique, un support de serrage, un ressort de verrouillage, l'ensemble de la coque du connecteur et une prise sur le pont optique pour l'appairage avec le loquet pour le fixer. La répartition structurelle de l'ensemble du connecteur optique enfichable est illustrée dans la figure ci-dessous. Dans lequel la pince à fibre optique est également traitée par écriture directe au laser, contenant des microstructures mécaniques pour l'alignement et des trous pour l'alignement des fibres, la tolérance des trous d'alignement des fibres est de ± 0.5 um.

Lors de l'utilisation du connecteur, le support de virole est d'abord inséré dans la structure d'alignement grossier sur le pont optique, et en outre, la microstructure mécanique est utilisée pour obtenir un alignement fin. L'ensemble du processus d'appariement est illustré dans la figure ci-dessous. Un espacement d'environ 10 µm est conservé entre le pont optique final et le connecteur FAU, et les deux interfaces sont conçues pour être inclinées à 8 degrés afin de minimiser la réflexion arrière.

Le ressort de verrouillage est conçu pour assurer une connexion efficace et étanche entre le connecteur optique et le pont en verre. Lorsque le connecteur est inséré dans le pont optique, le ressort est poussé vers l'intérieur par extrusion. Lorsque le loquet est correctement adapté au réceptacle, le ressort sera relâché à l'extérieur pour garantir que les deux sont efficacement fixés, comme le montre la figure suivante.

La perte optique moyenne du connecteur est de 0.33 dB et les résultats des tests sont présentés ci-dessous.

Pour résumer, Intel a traité des guides d'ondes optiques tridimensionnels et une microstructure mécanique en verre par la technologie d'écriture directe au laser pour former un pont optique en verre à connecter à une puce optique en silicium. Quant au connecteur optique enfichable, la technologie d'écriture laser est également utilisée pour traiter la pince à fibre optique et la microstructure mécanique. Les microstructures mécaniques sur le connecteur optique et le pont optique sont alignées et appariées pour réaliser la fonction d'un connecteur optique enfichable. La conception de la solution dans son ensemble est très ingénieuse. La perte optique de l'extrémité unique de la solution est de 1.41 dB (connecteur optique->pont optique->puce optique en silicium), tandis que la perte optique du connecteur est de 0.33 dB (connecteur optique->pont optique), ce qui est mieux que la performance générale de l'indice de coupleur de bord. Avec ce connecteur optique enfichable, la puce optique en silicium peut être testée en premier, et la bonne puce peut être examinée pour l'emballage, ce qui réduit le coût de l'emballage, peut grandement améliorer le rendement du module CPO et résout un problème difficile de CPO/optique. Atterrissage de la technologie IO.