4/28/2024，光纖在線訊，硅光技術走向成熟在最近的OFC2024上越發(fā)看得明顯。這一成熟體現(xiàn)在許多關鍵的細節(jié)上，其中之一就是硅光芯片與光纖的耦合。最近找到一篇2020年清華大學深圳研究院Xin Mu等撰寫的綜述文章：“硅光集成芯片邊緣耦合器綜述”，整理幾個關鍵點學習一下，也供大家參考。

先看文章的結論部分：“近年來的研究工作證實了硅光技術在實現(xiàn)光子集成芯片領域的價值所在。為實現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)傳輸，基于硅光技術的光互聯(lián)是個關鍵問題。垂直耦合和邊緣耦合兩種主要的芯片到光纖耦合機制各有優(yōu)缺點。相比之下，邊緣耦合具有更高的耦合效率，更寬的工作帶寬，更低的偏振相關。這篇文章首先從硅光光纖到芯片耦合器的研究背景和應用出發(fā)，討論了其工作機理，設計原則，對已有邊緣耦合器的性能做了總結，對邊緣耦合器在水平和垂直方向的結構變化做了分類和詳細分析。此外還對邊緣耦合器和光柵耦合器進行了簡單的對比，并討論了封裝問題。最后，文章還討論了關于邊緣耦合器一些試驗中的問題，包括偏振操作，多層集成平臺，反向設計方法等�！�

第二，我們?nèi)タ纯次恼轮刑岬降漠斍肮韫膺吘夞詈掀鞯难芯窟M展。如下表所示，最好的耦合效率達到了超過95%（0.21dB），當然可能面臨制造難題。還可以看到小于1dB損耗的試驗結果已經(jīng)不止一個。在這里，作者特別提醒芯片端面的處理問題以及光纖和芯片連接器的設計問題（匹配液和距離）。

第三，關于和垂直耦合（主要是光柵耦合）的對比。光柵耦合的優(yōu)點主要在于方便晶圓測試，對準和測量機制靈活，尺寸更小。但其缺點也很明顯，主要是損耗大（光柵內(nèi)在的衍射和散射），帶寬比較窄（光柵自己帶有濾波效應），還有就是偏振敏感。盡管也有一些辦法可以克服以上問題但是必然引入更復雜的結構。對比之下，邊緣耦合器的缺點主要在于不方便晶圓測試（對準精度高，只能在芯片端面耦合），以及尺寸比較大，部分結構制造工藝也很復雜。

第四，文章雖然是主要講邊緣耦合器，但是考慮到實際的光器件封裝方面，卻是在推薦光柵耦合方式。光柵耦合具有更大的模場直徑MFD,方便和單模光纖耦合，也適合多纖耦合。為什么邊緣耦合性能好卻不受歡迎，一個原因是邊緣耦合天生的低失配性（1550nm附近，2微米變動就會帶來1dB以上損耗），另外一個是對光纖端面和芯片端面的處理比較麻煩。解決辦法包括引入HNA高數(shù)值孔徑光纖，還有就是使用V槽（但是尺寸比較大）。