基于平面光波导技术的高速混合集成器件课件.ppt

1、Accelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想高速DWDM通信技术研究基于平面光波导技术的高速混合集成器件马卫东马卫东 博士博士武汉邮电科学研究院武汉邮电科学研究院武汉光迅科技股份有限公司武汉光迅科技股份有限公司Accelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.光迅科技-Aceelink.Ltdl国内第一家上市的光电子器件企业l全

2、球排名第6的光电子器件企业l提供从芯片，器件，模块到子系统的用于光通信的解决方案全球光器件市场份额全球光器件市场份额(OVUM:2013.10)Accelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.u市场概况市场概况u光集成发展的驱动力光集成发展的驱动力uPLC及其在光集成中的作用及其在光集成中的作用u高速系统中的光集成高速系统中的光集成u光迅科技在光集成器件上的发展光迅科技在光集成器件上的发展u总结总结提纲Accelink Techno

3、logies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.提纲u市场概况市场概况u光集成发展的驱动力光集成发展的驱动力uPLC及其在光集成中的作用及其在光集成中的作用u高速系统中的光集成高速系统中的光集成u光迅科技在光集成器件上的发展光迅科技在光集成器件上的发展u总结总结Accelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,

4、Ltd.Market Overview100G光收发器市场分析光收发器市场分析$0$200$400$600$800$1,000$1,200$1,400$1,600$1,800$2,00020102011201220132014201520162017Revenue($M)LH DP-QPSK CoherentLH DP-BPSK CoherentMetro DP-QPSK CoherentMetro Direct detectSource:OVUMSource:OVUMOvum的调查，从2013年，100G的光模块年增长率将保持62%62%以上Accelink Technologies Co.

5、,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.u市场概况市场概况u光集成发展的驱动力光集成发展的驱动力uPLC及其在光集成中的作用及其在光集成中的作用u高速系统中的光集成高速系统中的光集成u光迅科技在光集成器件上的发展光迅科技在光集成器件上的发展u总结总结提纲Accelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.Future

6、 Opto-electronic Components：Smaller SizeTRx集成相干接收机（ICR）窄线宽激光器（ITLA）Accelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.Future Opto-electronic Components:Lower Cost100G产量不断提升产量不断提升100G is now cost-effective compared with 10GThe majority of BOM com

7、es from Opto-Electronic frontendsAccelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.Future Opto-electronic Components:Lower PowerThe majority of power consumption comes from ASICsAccelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让

8、 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.平台 硅基二氧化硅（Planar Lightwave Circuit）InP基光子器件 硅基光子器件方式 混合集成/单片集成，选择合理的集成度实现低成本，高产量Photonic Integration for Telecom and DatacomAccelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.Three material technologies fo

9、r photonics device 成本低，批量化应用可靠性好和光纤容易耦合通过混合集成，容易实现高 性能器件易实现光电芯片单片集成能够实现发射到接收，所有芯片集成和CMOS工艺兼容可以实现光电单片集成NTT,Furukawa,Neo,kaiam,Accelink,Enablence,JDSUInfinera,Oclaro,OnechipIntel,IBM,Luxtera,Kotura,Teraxion波导耦合损耗大，应用受限不能做激光器，需要和InP激光器混合 集成实现发光成本高PLC技术成熟，成本较低，在光通信器件中广泛使用Accelink Technologies Co.,Ltd.L

10、i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.u市场概况市场概况u光集成发展的驱动力光集成发展的驱动力uPLC及其在光集成中的作用及其在光集成中的作用u高速系统中的光集成高速系统中的光集成u光迅科技在光集成器件上的成果光迅科技在光集成器件上的成果u总结总结提纲Accelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.What is PLC？M

11、ore stable than fiber waveguide PLC工艺流程：工艺流程：热氧化下包层热氧化下包层PECVD芯层芯层光刻波导光刻波导刻蚀波导刻蚀波导PECVD上包层上包层Accelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.Why is PLC？非常成熟的工艺，可靠高效的性能，较低的价格可以作为优异的集成平台，搭载其余的光子芯片持续不断提高的折射率差为PLC芯片小型化提供了可能与光纤高效的耦合效率持续不断减小的PLC尺寸及

12、成本Accelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.PLC-based Hybrid Integration搭载平台无源光互联电极连接PLC在混合集成中的在混合集成中的中心中心地位地位OEIC电极连接电极连接光互联光互联热沉及物热沉及物理平台理平台Accelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technolog

13、ies Co.,Ltd.Hybrid Integration TechnologyMetal heater深硅刻蚀更高的热效率，更低的功耗45反射镜面优化的端面耦合及flip chip能力超高折射率差芯片小型化Accelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.u市场概况市场概况u光集成发展的驱动力光集成发展的驱动力uPLC及其在光集成中的作用及其在光集成中的作用u高速系统中的光集成高速系统中的光集成u光迅科技在光集成器件上的发展光迅科

14、技在光集成器件上的发展u总结总结提纲Accelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.Photonics Integration 100G Coherent systemMUXDP-QSFP or n QAM modulatorLaserDP-QSFP or n QAM modulatorLaserDP-QSFP or n QAM modulatorLaserInPPLCICTDMUXROADMVOA+PBS+90deg Hybird

15、 mixersPDPLCTIAVOA+PBS+90deg Hybird mixersPDTIAVOA+PBS+90deg Hybird mixersPDTIAICRPLCInPPLCAccelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.Photonics Integration 100G Short link10X10G or 4X25G ArrayMUXDMUXTIADML,SOA or EML arrayInPPLCPLCPD arr

16、ayInPDriver array单片集成混合集成140km SMFAccelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.Silica-LiNbO3 Hybrid Integration 100Gbit/s DP-QPSK Modulator 400Gbit/s 2SC-DP-16QAM Modulatorl耦合损耗0.4dBl回波损耗50dBl符合Telcordia-468可靠性标准NTT，OFC/NFOFC 2013，OW1G.1lS

17、ilica实现低损耗无源传输：Y-Splitter、PBSlLiNbO3电光调制特性优异l通过马赫-曾德尔结构实现相位和幅度调制Accelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.NTT-Y.Hibino,ECOC 2010 SymposiumPLC platform-based integration technologies:Integrated photonics and electric devices on PLC platf

18、ormPLC platformNext-generation PLC Platform-based Hybrid IntegrationAccelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.提纲u市场概况市场概况u光集成发展的驱动力光集成发展的驱动力u高速系统中的光集成高速系统中的光集成u光集成器件中的光集成器件中的PLCu光迅科技在光集成器件上的发展光迅科技在光集成器件上的发展u总结总结Accelink Technologies Co.

19、,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.Hybridized 64ch WDM-PON tranceiverIntegrate PD onto PLCAccelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.PLC based diplexer and triplexerLaserPLC chipDeep TrenchAu

20、/Sn solderAu leadWave guideAccelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.PLC based DQPSK demodulator DQPSK demodulator特征:PLC 技术偏振相关频率偏移小快速响应时间功耗低应用：DPSK/DQPSK 信号解调40-Gb/s DQPSK 传输系统 DQPSK chipAccelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo

21、 u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.Coherent mixer chipCoherent mixer module特征:纯无源光器件高相位精度应用:相干检测 DP-QPSK信号解调 40G 和 100G DP-QPSK传输系统PLC based 90 Coherent Mixer可实现1相位误差Accelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.15mm8

22、mmAccelink,2012,1.5%-GeO2-SiO2,ICR Gen-25mm20mmAccelink,2011,0.75%-GeO2-SiO2,ICR Gen-1Furukawa 12mm12mm2.5%-GeO2-SiO2,集成集成PBSPLC based 90 Coherent Mixer chip尺寸折射率差5.5%-在100Gbit/s相干传输中，通过掺杂提高PLC波导相对折射率差可以满足ICR-1、ICR-1.2，Micro-ICR低成本、小尺寸的要求4mm2mmFurukawa,OFC2014最小弯曲半径300 m,Micro-ICR5.5%-ZrO2-SiO2，0.02

23、 dB/cm2.5%-1.5%-0.75%-折射率差越大，波导可弯曲半径越小，芯片尺寸越小Accelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.Hybrid integrated product-Gen1 ICR特征:集成偏振分束器平衡探测符合OIF标准蝶形封装输入光功率监控支持32Gbps波特率应用:100 Gbit/s 相干光传输系统 DP-QPSK 相干探测 400Gbit/s 2SC-DP-16QAM相 干光传输系统Phase A

24、ngle(deg)=90.4350 EVM(%)=9.3591Phase Angle(deg)=90.1343 EVM(%)=10.1838Y-Pol星座图星座图X-I路眼图路眼图X-Q路眼图路眼图X-Pol星座图星座图Accelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.Hybrid integrated product-Gen2 ICRApplications:骨干网、城域网相干光通信 100G 4x5”TransponderFeat

25、ures:l集成 VOA/MPD功能l符合OIF-DPC-RX-01.2标准l尺寸大小：33166.5mm相对Gen-1 ICR，Gen-2尺寸减小50%Gen-1 ICRGen-2 ICRAccelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.PLC based product-VOAThermo-optic tuning Attenuation,switching,change of phaseThermally insulating

26、trenchesHeated waveguides are etched freeFeatures:尺寸小低功耗损耗、PDL小24通道通道VOA阵列芯片阵列芯片Accelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.Wavelength Selective SwitchPLC ROADM ModuleVMUX Accelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让

27、 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.Hybridized 425G TOSA/ROSA425G ROSA for CFP4425G TOSA for CFP4混合集成425G CWDM芯片设计图芯片设计图Accelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.PECVD光刻光刻刻蚀刻蚀溅射溅射解理解理研磨研磨Technologies&EquipmentsProcessChipMaskComixer

28、AWGA High-tech Company with PLC Desgin and Process CapabilitiesO-RingAccelink Technologies Co.,Ltd.L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.总结l日益增长的带宽需求迫使光通信器件发展趋于统一：更小的器件尺寸，更低的功耗以及价格；l InP波导成本居高不下，硅波导前景广阔，但是目前在光源和波导耦合上还具有挑战，大规模应用时间？PLC技术的低成本、高可靠性为高速通信器件的批量化生产提供了保障，再结合混合集成技术提高了器件集成度，实现高性能、小尺寸的需求。L i g h t i n g Yo u r D r e a m s|让 光 引 领 梦 想Accelink Technologies Co.,Ltd.Thank you!