Santec OFDR技术应用----光子集成器件分析

8/29/2024，光纤在线讯，在上一期中，我们讨论了硅光集成面临的挑战之一，即硅光耦合的困难，并介绍了Santec光器件链路分析仪SPA-100在实现高精度定位方面的应用。

     本期我们将进一步探讨光子集成的另一个挑战：对集成器件的结构进行分析以及进行失效分析。

     光子集成芯片（PIC）是一种集成了两个或更多的光子元件的微芯片。目前，行业内众多创新型企业正致力于在不同材料平台上开发各类集成芯片，包括被广泛认为具有高度通用性的磷化铟（InP）、氮化硅（SiN）以及硅基光电子（SiPh）。

     在任一平台的研发过程中，科学家和研发人员都需要将实际制造出来的芯片与原始设计进行对照，以便于进一步优化设计，提升产品性能和生产效率。传统的基于OTDR技术的链路分析技术无法满足微米级精度的测试需求。Santec 的SPA-100为行业专业人士提供了精确的分析解决方案。

     本期，我们将分享一个使用SPA-100进行集成光子器件测试的实际案例。

      
光子集成器件结构分析
     分析一个0.42m的光纤耦合到光学相位阵列(OPA) 的器件结构，我们需要测量器件内不同材料的群折射率并和设计值进行对比。OPA 结构包含分路器：（A）五个基于SiN的分路器；（B）一个32路基于低损耗的Si波导制作的相位分路器；以及（C）一个光栅耦合器，对应每路波导输出端。

   
     从下图中可以看出，A区内反射事件对应的是分路器的结构，并且观察到B区部分的背向反射水平比变低，这意味着B区材料有更低损耗的以更小的反射。光栅发射器和分路器结构是同一种材料，因此表现出和A区分路器相当的反射水平。

  
     结合分路器的构造及其设计原理，能够识别出每一个独立分路器的结构。利用测量的位置信息和已知的设计长度信息，进一步测量各个器件之间的具体距离。由此，就可以计算出这段材料的的群折射率。结合分路器的长度信息，可以计算出分路器的群体参数为2.025。同理，通过这种方法，我们也可以计算出相移器件的群折射率为3.478。

      
     得益于SPA-100卓越的5um分辨率特性，我们得以精确测量光子波导的群折射率。针对硅光集成中的OPA器件，能够在实际测量长度和理论设计长度之间进行比较分析。

     凭借SPA-100的多功能特性和多次测量以获得的平均结果，可以达到群折射率测试精度小于1%。对于SiN材料，测量群折射率为2.025，与仿真值2.029相比，差别小于1%；对于具有低损耗特性的相移器材料，测量群折射率为3.7478，与仿真值3.768相比，同样差别小于1%。这种高精度的测量结果为光子集成器件的性能验证和优化提供了强有力的数据支持。

     光器件链路分析仪SPA-100将在9月11日至13日的深圳CIOE2024展会上展出。诚邀莅临Santec 展位10A52，了解更多测试解决方案。