Съемные оптические разъемы Intel

Для сценариев применения CPO или оптического ввода-вывода обычно сначала используется расширенный пакетный путь к оптическому чипу и электрическому чипу вместе, а затем, наконец, оптоволокно, прикрепленное к оптическому чипу. Это принесет несколько проблем. Прежде всего, в фотоэлектрическом чипе до завершения сборки неясно, соответствует ли производительность чипа требованиям, является ли он хорошим кристаллом или снижает общий выход системы. Во-вторых, после того, как оптическое волокно приклеено к оптическому чипу, если возникла проблема с чипом или соединением волокна, его сложнее переделать. Кроме того, форма оптического волокна в форме косички в последующем производственном процессе будет доставлять неудобства в эксплуатации, а удобство использования также относительно плохое. Поэтому Intel надеется решить вышеуказанные проблемы, разработав аналогичный подключаемый оптический разъем с интерфейсом USB, который можно легко вставить в CPO модуль, как показано на рисунке ниже.

Intel предложила решение стеклянного оптического моста. На основе ультра-импульсной лазерной прямой записи ультракороткий импульс света будет фокусироваться на определенную глубину в стеклянном чипе, изменяя оптические свойства местного стекла, а затем обрабатывать трехмерный оптический волновод, его потери при передаче 3 дБ/см. Кроме того, его также можно обрабатывать в стекле микромеханической структуры, используемой для позиционного выравнивания. Решение Intel для стеклянного оптического моста показано на рисунке ниже, где стекло, содержащее оптический волновод, служит оптическим мостом для подключения кремниевого оптического чипа к внешнему оптическому разъему. Выход краевого соединителя 0.2*1 на PIC на рисунке можно преобразовать в выход стеклянного оптического волновода 16×2 через трехмерный стеклянный оптический волновод. На этом стеклянном мосту также изготавливаются механические конструкции для выравнивания, соответствующие элементам среднего выравнивания и элементам точного выравнивания на рисунке ниже. Типичный стеклянный оптический мост имеет размеры 8*3*8.6 мм.

Структура V-образной канавки была обработана на кремниевом оптическом чипе, а цилиндрическая структура выступа была обработана на стеклянном мостике, который можно непосредственно вставить в V-образную канавку с помощью пассивной сборки, как показано на рисунке ниже.

Роль цилиндрического выступа используется для имитации оптического волокна, его расчетный радиус 62.5 мкм, фактическая обработка отклонения ± 0.084 мкм (тестовые образцы для пластины из 4 частей, каждая пластина содержит 48 частей матрицы, каждая кристалл на 16-канальной тестовой структуре), как показано на рисунке ниже.

Кроме того, Intel охарактеризовала потери связи PIC с оптическим волокном через стеклянный мостик, и средние потери связи для трех наборов структур составили 1.19 дБ, 1.59 дБ и 1.45 дБ соответственно. Результаты испытаний показаны на рисунке ниже, при этом общие средние потери связи составляют 1.41 дБ. Потери от PIC к оптическому мосту составили 0.4 дБ, а потери от оптического волокна к оптическому мосту составили около 0.6 дБ. Некоторые дополнительные потери возникают из-за ошибок обработки механической конструкции.

После того, как оптический мост и PIC собраны вместе, необходимо разработать разъем для оптоволоконного массива (называемый FAU) для подключения к нему, структура которого показана на рисунке ниже. Оптоволоконные светильники могут быть подключены к оптическому мосту через механические микроструктуры.

Этот оптический разъем FAU состоит из 5 основных компонентов: зажимы оптического волокна для поддержки волокна и механического выравнивания, зажимной кронштейн, пружина защелки, весь корпус разъема и гнездо на оптическом мосту для сопряжения с защелкой для его фиксации. Структурная разбивка всего съемного оптического разъема показана на рисунке ниже. В случае, когда зажим оптического волокна также обрабатывается прямой лазерной записью и содержит механические микроструктуры для выравнивания и отверстия для выравнивания волокна, допуск отверстий для выравнивания волокна составляет ± 0.5 мкм.

Во время использования разъема держатель наконечника сначала вставляется в структуру грубого выравнивания на оптическом мосте, а затем механическая микроструктура используется для достижения точного выравнивания. Весь процесс сопряжения показан на рисунке ниже. Между последним оптическим мостом и разъемом FAU сохраняется расстояние около 10 мкм, а оба интерфейса наклонены под углом 8 градусов, чтобы минимизировать обратное отражение.

Фиксирующая пружина предназначена для обеспечения эффективного и плотного соединения оптического разъема со стеклянным мостом. Когда разъем вставляется в оптический мост, пружина выталкивается внутрь. Когда защелка будет успешно совмещена с розеткой, пружина освободится снаружи, чтобы обеспечить эффективное соединение обоих, как показано на следующем рисунке.

Средние оптические потери разъема составляют 0.33 дБ, результаты испытаний приведены ниже.

Подводя итог, можно сказать, что Intel обработала трехмерные оптические волноводы и механическую микроструктуру в стекле с помощью технологии прямой лазерной записи, чтобы сформировать стеклянный оптический мост для соединения с кремниевым оптическим чипом. Что касается вставного оптического разъема, то технология лазерной записи также используется для обработки зажима оптического волокна и механической микроструктуры. Механические микроструктуры оптического разъема и оптического моста выровнены и спарены для реализации функции вставного оптического разъема. Вся конструкция решения очень изобретательна. Оптические потери на одном конце решения составляют 1.41 дБ (оптический разъем-> оптический мост-> кремниевый оптический чип), а оптические потери разъема составляют 0.33 дБ (оптический разъем-> оптический мост), что лучше, чем общая производительность индекса краевого соединителя. С помощью этого подключаемого оптического разъема кремниевый оптический чип можно протестировать в первую очередь, а хороший кристалл можно проверить на предмет упаковки, что снижает стоимость упаковки, может значительно повысить производительность модуля CPO и решить сложную проблему CPO / оптического кабеля. Посадка технологии IO.