测试光子集成电路

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。