Conectores ópticos enchufables de Intel

Para escenarios de aplicaciones de CPO u Óptica IO, generalmente es el primero en pasar por el paquete avanzado hasta el chip óptico y el chip eléctrico juntos, y luego, finalmente, la fibra óptica fijada al chip óptico. Esto traerá varios problemas. En primer lugar, en el chip fotoeléctrico antes de completar el paquete, no está claro si el rendimiento del chip cumple con los requisitos, si es un buen troquel o si reduce el rendimiento general del sistema. En segundo lugar, después de pegar la fibra óptica al chip óptico, si hay un problema con el chip o el acoplamiento de la fibra, es más difícil volver a trabajar. Además, la forma de coleta de la fibra óptica en el proceso de producción posterior traerá inconvenientes a la operación y la experiencia del usuario también es relativamente pobre. Por lo tanto, Intel espera resolver los problemas anteriores desarrollando un conector óptico enchufable con interfaz USB similar, que se puede insertar fácilmente en el Etiqueta CPO módulo, como se muestra en la siguiente figura.

Intel propuso una solución de puente óptico de vidrio. Basado en la escritura directa con láser de ultrapulso, el pulso de luz ultracorto se enfocará a una profundidad específica en el chip de vidrio, cambiando las propiedades ópticas del vidrio local y luego se procesará la guía de ondas óptica tridimensional, su pérdida de transmisión de 3 dB/cm. Además, también se puede procesar en el vidrio de la estructura micromecánica, utilizada para la alineación posicional. La solución de puente óptico de vidrio de Intel se muestra en la siguiente figura, donde el vidrio que contiene la guía de ondas óptica sirve como puente óptico para conectar el chip óptico basado en silicio a un conector óptico externo. La salida del acoplador de borde de 0.2*1 en el PIC de la figura se puede convertir en una salida de guía de onda óptica de vidrio de 16×2 a través de la guía de onda óptica de vidrio 8D. En este puente de vidrio también se mecanizan estructuras mecánicas para alineación, que corresponden a la característica de alineación media y a la característica de alineación fina en la figura siguiente. El puente óptico de vidrio típico tiene unas dimensiones de 3 mm x 8.6 mm x 10 mm.

La estructura de ranura en V se procesó en el chip óptico de silicio y la estructura de protuberancia cilíndrica se procesó en el puente de vidrio, que se puede pegar directamente en la ranura en V mediante ensamblaje pasivo, como se muestra en la siguiente figura.

La función de la protuberancia cilíndrica se utiliza para imitar la fibra óptica, su radio de diseño es de 62.5 um, el procesamiento real de la desviación de ± 0.084 um (muestras de prueba para la oblea de 4 piezas, cada oblea contiene 48 piezas de matriz, cada una muere en la estructura de prueba de 16 canales), como se muestra en la siguiente figura.

Además, Intel caracterizó la pérdida de acoplamiento del PIC a la fibra óptica a través del puente de vidrio, y la pérdida de acoplamiento promedio para los tres conjuntos de estructuras fue de 1.19 dB, 1.59 dB y 1.45 dB, respectivamente. Los resultados de las pruebas se muestran en la figura siguiente, con una pérdida de acoplamiento promedio general de 1.41 dB. La pérdida del PIC al puente óptico fue de 0.4 dB y la pérdida de la fibra óptica al puente óptico fue de aproximadamente 0.6 dB. Se introduce alguna pérdida adicional debido a errores de procesamiento en la estructura mecánica.

Una vez ensamblados el puente óptico y el PIC, es necesario desarrollar un conector de unidad de conjunto de fibras (denominado FAU) para conectarlo, cuya estructura se muestra en la siguiente figura. Los accesorios de matriz de fibras se pueden conectar al puente óptico a través de microestructuras mecánicas.

Este conector óptico FAU contiene 5 componentes principales: abrazaderas de fibra óptica para soporte de fibra y alineación mecánica, soporte de abrazadera, resorte de pestillo, toda la carcasa del conector y enchufe en el puente óptico para emparejarlo con el pestillo para fijarlo. El desglose estructural de todo el conector óptico enchufable se muestra en la siguiente figura. En el que la abrazadera de fibra óptica también se procesa mediante escritura directa con láser, que contiene microestructuras mecánicas para la alineación y orificios para la alineación de la fibra, la tolerancia de los orificios de alineación de la fibra es ± 0.5 um.

Durante el uso del conector, el soporte del casquillo se inserta primero en la estructura de alineación aproximada del puente óptico y, además, se utiliza la microestructura mecánica para lograr una alineación fina. Todo el proceso de emparejamiento se muestra en la siguiente figura. Se mantiene un espacio de aproximadamente 10 um entre el puente óptico final y el conector FAU, y ambas interfaces están diseñadas para estar inclinadas a 8 grados para minimizar la retrorreflexión.

El resorte de bloqueo está diseñado para garantizar una conexión eficaz y firme entre el conector óptico y el puente de vidrio. Cuando el conector se inserta en el puente óptico, el resorte se empuja hacia adentro mediante extrusión. Cuando el pestillo coincida correctamente con el receptáculo, el resorte se liberará externamente para garantizar que los dos estén conectados de manera efectiva, como se muestra en la siguiente figura.

La pérdida óptica promedio del conector es de 0.33 dB y los resultados de la prueba se muestran a continuación.

En resumen, Intel ha procesado guías de ondas ópticas tridimensionales y microestructura mecánica en vidrio mediante tecnología de escritura directa por láser para formar un puente óptico de vidrio para conectar con un chip óptico de silicio. En cuanto al conector óptico enchufable, la tecnología de escritura láser también se utiliza para procesar la abrazadera de fibra óptica y la microestructura mecánica. Las microestructuras mecánicas del conector óptico y el puente óptico están alineadas y emparejadas para realizar la función de un conector óptico enchufable. Todo el diseño de la solución es muy ingenioso. La pérdida óptica del extremo único de la solución es de 1.41 dB (conector óptico->puente óptico->chip óptico de silicio), mientras que la pérdida óptica del conector es de 0.33 dB (conector óptico->puente óptico), que es mejor que el rendimiento general del índice del acoplador de borde. Con este conector óptico enchufable, el chip óptico de silicio se puede probar primero y la matriz buena se puede examinar para empaquetar, lo que reduce el costo de empaque, puede mejorar en gran medida el rendimiento del módulo CPO y resuelve un problema difícil de CPO/óptico. Aterrizaje de tecnología IO.