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测试光子集成电路

灵活、准确、快速地测试PIC。确保下一代光器件高度可靠。

您的挑战

  • 精度/可重复性:测试结果可以追溯,不需要进行假设或推断
  • 动态范围:只需要进行单次测量便可以看见完整的光谱对比度
  • 速度:让总测试时间保持非常短
  • 集成:设计简单,可轻松连接,组成一体化系统
  • 灵活/可扩展:可随时增加功能和特性
  • 自动化:可完全控制测试,更快地进行配置

描述

光子集成电路(PIC)在电信界是一项广为人知的技术,正在推动高速网络和5G的发展——主要是由于收发器和无源器件急速发展,它们比块状的光器件(bulk optics)更小、更快、更便宜且更环保。从商业和研究的角度来看,PIC也在其它领域(如芯片实验室、激光雷达技术或量子计算)开始发力。 

EXFO在全球加入了多个行业组织,包括美国制造集成光子学研究所(AIM Photonics)、欧洲光电产业协会(EPIC)和LUX光子学联合会(LUX Photonics),与主要厂商建立了强大的合作关系,从而提供集成的PIC测试解决方案。

灵活、准确、快速地测试PIC

集成光子学迅速兴起,带来了一些新挑战,因此要跟上不断发展的光测试要求,并为光子实验室配备相应的设备以测试有源(即自身发光)或无源(即本身不发光,只传导光)光器件可能会非常困难。您可能会问自己:现在或不久的将来我应该寻找什么样的光谱测试功能?了解EXFO提供的解决方案。 

测试有源器件

有源器件(如PIC上的激光器和放大器)的测试非常简单直接。

光谱分析仪(OSA)可用来测试有源器件,只需要将光源或激光器输出端口连接到OSA上,便可以得到光源的光谱信号(如下图所示)。

使用OSA测试有源器件

先进的OSA,如OSA20具有非常迅速的优点,能够以2000 nm/s的速度,每秒完成五次扫描,这足以进行实时的器件校准,且分辨率非常高,可以测量关键的参数,如OSNR和SMSR。

测试无源器件

测试基于PIC的无源器件更具挑战性,因为某些器件(如阵列波导光栅,AWG)的端口数很高,或者单个芯片上要测试的器件很多。器件测试平台是一个多端口的检测系统,可结合可连续调谐的激光器,在激光器的频谱范围内测量光插损、回损和偏振相关损耗。这种方法能够以很高的波长分辨率(通常达到皮米级)迅速获得光谱测试结果。

CTP10是一个模块化的器件测试平台,可在扫描时以皮米级分辨率和70 dB的动态范围测量高端口数设备的光谱特性,即使在使用T100S-HP激光器,以100 nm/s的的速度进行测量时也是如此。CTP10的工作波长范围从1240到1680 nm,涵盖包括电信、传感和激光雷达在内的一系列应用。它采用电子设备和内部处理器,使数据传输变得轻而易举。可以使用SCPI命令远程控制CTP10,使集成变得更加方便简单,成为PIC测试自动设置的一个部分,从而提高PIC测试的效率并缩短测试时间。

使用CTP10测试平台对环形谐振腔进行IL扫频测量

还有一款更加紧凑的解决方案,用于鉴定输出端口数量比较有限的PIC器件。CT440具有与CTP10相同的波长精度和光谱覆盖范围,可以进行IL/PDL测量。

基于PIC的收发器:功能测试

光子集成电路(PIC)是目前用于解决收发器行业带宽压力的技术。这种压力由数据中心和5G应用所面临的性能需求和成本压力不断增加造成。

眼图——EA-4000采样示波器

端到端的收发器验证需要一整套高端的光、电测试仪。为了帮助收发器厂商确保其产品在整个生命周期内都符合相关要求,EXFO提供了一系列从晶圆级到封装的电气和光测试解决方案,包括EA-4000采样示波器和BA-4000误码率测试仪。

PIC光器件:从设计到测试与验证

PIC芯片的设计和制造正在迅速成熟,芯片代工厂可通过工艺设计工具包(pdk)提供包括数千个器件的光子晶圆。为创建和更新这些PDK,晶圆制造商就需要可靠的测试解决方案,以优化给定光器件的不同参数。近年来,环形谐振腔引起了广泛关注,例如,在PIC设计中常用它来产生非常窄的峰值/波谷,可以将其用作调制器。

测试是设计和制造之后的关键步骤,为设计工具提供反馈并帮助优化这些设计工具。为了实现工艺控制也需要进行测试,以确保PIC芯片在封装过程中的运行符合预期要求。通常在切割前对PIC芯片进行晶圆级测试,以尽早发现缺陷,避免封装有缺陷的芯片。

PIC晶圆测试探针台通过特别设计的光纤硬件和软件,以及高精度的定位软件,对进出每个芯片的光进行耦合。还可以使用光纤阵列同时耦合多个器件。快速的精密耦合可在瞬间内完成对光的耦合优化。

被测晶圆视图——由MPI公司提供

一旦光被耦合到晶圆中,就可以测量DUT在不同波长的光学特征。光子设备测试是EXFO专业技术的核心所在,而CTP10专为解决关键的PIC测量挑战而开发。CTP10可通过一次扫描,可靠、准确地测量光谱对比度大的光器件。

用于组建完整测试解决方案的完美组合

与大多数新技术的情况一样,打造一款全面的解决方案需要多个领域的专业知识。

这就是为什么EXFO与Hewlett-Packard Enterprise(HPE)和MPI公司联手,通过先进、互通的测量技术,共同应对光器件测试带来的挑战的原因。由于EXFO的仪表很容易实现自动化,因此适用于许多晶圆级测试解决方案。

为PIC进行自动的晶圆级测试

EXFO还展示了与器件制造商AEPONYX和集成的光电检测系统开发商Maple Leaf Photonics进行PIC测试的互通性。所设计出来的定制解决方案为PIC设计和测试的未来发展奠定了基础。与之前的技术相比,测试速度提高了10倍。阅读完整的案例

CTP10——高级器件测试平台

性能强大的无源光器件测试平台,适用于测试WDM器件和光子集成电路。CTP10在任何测试条件下都能够为研发和生产环境提供快速、准确、可靠的结果。这个强大、集成的测试解决方案很容易与许多测试探针台连接起来。

主要优势

采用研发级解决方案迅速提供一流的测量结果,提升生产效率。OSA20可在几秒的时间内鉴定有源器件(如收发器内的激光器、半导体光放大器)。

即使在严格的条件下,CTP10都能够以皮米级分辨率测试无源光器件。

灵活性是5G竞赛的关键。在设计这些解决方案时,我们着眼于未来,与多个研究团体合作,因此可以将它们集成到任何晶圆测试处理系统中,并进行校准。CTP10是一个不断发展的模块化平台,因此可逐渐在系统上增加其它或新的功能。

CTP10可安装在一台主机内,只需按一次按钮便可以测试器件。

OSA20和CTP10均已配备了分析功能和特别的测试配置,便于轻松安装设置。

GUI人性化程度高,没有牺牲任何性能。

只要有全套的SCPI自动化命令,用户就可以完全控制该测试设备,并将其集成到研究测试或产线测试系统内。

应用

  • 有源和无源器件测试
  • 马赫-曾德尔调制器鉴定
  • AWG测试
  • 环形谐振腔光谱测量
  • 收发器:传输激光器测试
  • 收发器功能测试(BER、眼图……)

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