康冠光电战略布局光模块市场,潜心研发薄膜铌酸锂调制器获重要成果进展!
2023-06-10 11:37:54 | 新闻中心          浏览量:989

康冠光电战略布局光模块市场,潜心研发薄膜铌酸锂调制器获重要成果进展!


康冠光电


ChatGPT开启通用AI序幕,带动通信/算力基础设施快速增长,其中光模块作为算力基础设施的核心产品需求量有望大幅提升,且直接驱动光模块向更高速率发展的技术升级相关原理及市场价值推测请参见上一篇文章《ChatGPT 爆红引发提升了光模块行业“钱”景》。

光模块的发展中,光信号调制是光模块的必要功能,在中长距光通信场景中,特别是相干通信中,调制器是必要器件。

光信号调制处理流程位置

根据LightCounting的预测数据,2021-2027100G及以上相干DSP市场规模从8.47亿美元增长至21.35亿美元,6CAGR16.65%薄膜铌酸锂调制器适配的600G及以上相干光模块DSP市场,有望从2021年的1.31亿美元,增长至2027年的9.92亿美元,6CAGR40.06%薄膜铌酸锂调制器行业具备较高的成长性。

不同速率相干DSP市场规模对比

民生证券预计,到2024年,受益于相干光传输技术应用场景下沉与拓展,薄膜铌酸锂所获得的市场空间有望达100亿元人民币

铌酸锂电光调制器主要用在100Gbps以上的长距骨干网相干通讯和单波100/200Gbps的超高速数据中心中。铌酸锂材料走向薄膜化后,在具备优秀光学性能的同时,还能做到小型化,可满足相干光模块、数通光模块日渐小型化的要求。

与CMOS驱动电压兼容的薄膜铌酸锂调制器

薄膜铌酸锂调制器具有高性能、低成本、小尺寸、可批量化生产、且与CMOS工艺兼容等优点,是未来高速光互连极具竞争力的解决方案。目前该调制器在国内可以实现全产业链把控,从薄膜衬底、芯片设计、器件设计到封装都可以在国内完成。


北京康冠世纪光电科技有限公司(简称:康冠光电)与北京工业大学联合创立“铌酸锂电光调制实验室”并研发出新一代薄膜铌酸锂调制器,为薄膜铌酸锂调制器的行业发展提供重要的商业价值应用。当前,康冠光电已完成薄膜铌酸锂调制器芯片设计及仿真,设计带宽为40GHz,理论带宽可达100GHz。完成第二轮芯片加工,并设计了专用耦合平台!

薄膜铌酸锂调制器设计

薄膜铌酸锂调制器设计


新一代薄膜铌酸锂调制器与传统铌酸锂调制器有什么优缺点?

薄膜铌酸锂调制器与传统铌酸锂调制器对比图

硅基调制器:

优势:尺寸小、传输损耗小(2dB/cm)CMOS兼容等优势;

缺点:调制效率低(16V)

 

III-V族调制器:

优势:调制效率高(1.5V)、工艺成熟

缺点:损耗高(7dB/cm)

 

传统铌酸锂调制器:

优势:调制效率高(1.4V)、传输损耗小(1.5dB/cm)、带宽高(50GHz)

缺点:难以集成

 

康冠光电薄膜铌酸锂调制器

优势:实现超高速调制、Si基衬底可以实现光电混合集成

 

如上图,从硅基调制器、III-V族调制器、传统铌酸锂调制器来对比,新一代铌酸锂薄膜调制器更适合作为未来光子集成的基底材料。



新一代薄膜铌酸锂调制器还有以下特性:


● 铌酸锂刻蚀干法刻蚀工艺探究

铌酸锂刻蚀干法刻蚀工艺图

RIE (反应离子束刻蚀)

RIE反应离子束刻蚀可以实现对铌酸锂材料的刻蚀台阶形貌较明显,需要摸索工艺参数。

 

FIB(聚焦离子束刻蚀)

FIB聚焦离子束刻蚀可以刻蚀铌酸锂,但是延波导方向刻蚀长度受限,且需要摸索工艺参数价格昂贵

 

准分子激光器刻蚀

准分子激光器可刻蚀铌酸锂,但强光会对铌酸锂材料造成较大损伤,槽附近的铌酸锂会出现裂纹,且需要精密控制的光机扫描装置控制光斑移动。


● RIE刻蚀参数研究

RIE刻蚀参数图

RIE刻蚀参数研究图


● 湿法刻蚀参数研究

湿法刻蚀参数研究图


● 反向楔形耦合器:耦合效率达到58%@1550nm/1310nm/850nm损耗小于3dB

反向楔形耦合器图

● 建立模型

建立模型图


从光栅耦合基本原理出发,结合实际制备工艺,将铌酸锂薄膜确定为h1=400nm,SiCO ₂确定为h2-2μm,光纤直径为9μm,光纤偏离角设定为。然后确定了光栅周期等参数范围,采用维时域有限差分法(FDTD)建立了均匀光栅耦合器模型,探究其耦合效率。



康冠光电薄膜铌酸锂电光集成器件核心研发方向

薄膜铌酸锂电光集成器件图


薄膜铌酸锂电光集成器件其它项目


● MZI调制器参数设计、仿真与最终芯片测试

MZI调制器参数设计图


● AM+PM调制器

AM+PM调制器图


康冠光电薄膜铌酸锂调制器研究进展成果


康冠光电薄膜铌酸锂调制器研究进展图



稳定合作单位


康冠光电稳定合作单位图

北京康冠世纪光电科技有限公司通过研发团队多年的自主创新,如今已在薄膜铌酸锂调制器高速电光调制器、高速模拟光电探测器、高速数字光电探测器高灵敏度光电探测器等领域已处于国内同行领先水平。相应系列产品自推向市场以来,以其稳定、优越的产品性能赢得国内用户的一致好评。


未来,康冠光电将贯彻“质量为本,创新为源”的方针,不断更新完善现有产品系列,全力打造专业技术团队,持续为用户提供优质、可靠、先进的产品和技术服务。康冠光电愿竭尽所能为您提供服务,与您共创辉煌!




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