光器件、使用光器件的光模块和用于光器件的测试方法转让专利
申请号 : CN202010119323.8
文献号 : CN111694115B
文献日 : 2022-01-18
发明人 : 杉山昌树
申请人 : 富士通光器件株式会社
摘要 :
权利要求 :
1.一种光器件,该光器件包括:光发送器电路,该光发送器电路形成在基板中;
第一端口,该第一端口用于在服务期间从所述基板的边缘输出由所述光发送器电路生成的光信号,并且在测试期间从所述基板的边缘输入测试光;以及光检测器,该光检测器用于检测从所述第一端口输入的所述测试光,其中,使用光纤将所述测试光输入到所述第一端口,并且根据所述光检测器的检测结果,评估所述第一端口的光纤连接损耗。
2.根据权利要求1所述的光器件,该光器件还包括:第一光子波导,该第一光子波导将所述第一端口连接到所述光发送器电路;以及抽头波导,该抽头波导被设置到所述第一光子波导,其中,所述光检测器连接到所述抽头波导。
3.根据权利要求1所述的光器件,该光器件还包括:第二光子波导和第三光子波导,该第二光子波导和第三光子波导在所述第一端口和所述光发送器电路之间分支;
第一定向耦合器,该第一定向耦合器被设置到所述第二光子波导;以及第二定向耦合器,该第二定向耦合器被设置到所述第三光子波导,其中,所述光检测器包括连接到所述第一定向耦合器的第一光检测器和连接到所述第二定向耦合器的第二光检测器。
4.根据权利要求3所述的光器件,该光器件还包括:第一测试焊盘,该第一测试焊盘连接至所述第一光检测器;以及第二测试焊盘,该第二测试焊盘连接到所述第二光检测器,其中,所述第一测试焊盘和所述第二测试焊盘被设置在所述光器件的与和所述光发送器电路的光调制器的输出连接的电极焊盘阵列相同的边缘上。
5.根据权利要求3所述的光器件,该光器件还包括:第一测试焊盘,该第一测试焊盘连接至所述第一光检测器;以及第二测试焊盘,该第二测试焊盘连接到所述第二光检测器,其中,所述第一测试焊盘和所述第二测试焊盘被设置在所述光器件的边缘上,该边缘与所述光器件的其上设置有和所述光发送器电路的光调制器的输出连接的电极焊盘阵列的边缘相对。
6.根据权利要求1所述的光器件,该光器件还包括:第二光子波导和第三光子波导,该第二光子波导和该第三光子波导在所述第一端口和所述光发送器电路之间分支;
第一定向耦合器,该第一定向耦合器被设置到所述第二光子波导;以及第二定向耦合器,该第二定向耦合器被设置到所述第三光子波导,其中,所述光检测器包括:
第一监测式检测器,该第一监测式检测器连接到所述第一定向耦合器并且用于在服务中监测所述光信号的第一部分并在测试期间检测所述测试光的第一部分,以及第二监测式检测器,该第二监测式检测器连接到所述第二定向耦合器并且用于在服务中监测所述光信号的第二部分并在测试期间检测所述测试光的第二部分。
7.根据权利要求6所述的光器件,其中,所述第一定向耦合器的光子波导形成包括所述第一监测式检测器的第一闭合光路,并且
其中,所述第二定向耦合器的光子波导形成包括所述第二监测式检测器的第二闭合光路。
8.根据权利要求3所述的光器件,其中,所述第一定向耦合器和所述第二定向耦合器中的至少一个是2×2光耦合器。
9.根据权利要求6所述的光器件,其中,所述第一定向耦合器和所述第二定向耦合器中的至少一个是2×2光耦合器。
10.一种光模块,该光模块包括:根据权利要求1所述的光器件;以及光源,该光源用于向所述光器件提供光。
11.一种光模块,该光模块包括:根据权利要求1所述的光器件;以及电路芯片,该电路芯片连接到所述光器件。
12.一种用于光器件的测试方法,该测试方法包括以下步骤:使用光纤将测试光输入到第一端口,该第一端口被设置在已被切成芯片的光器件的基板的边缘处,所述第一端口用于在服务期间从所述基板的所述边缘输出由光发送器电路生成的光信号;以及
由设置到所述光器件的光发送器侧的光检测器检测所述测试光;以及根据检测结果,评估所述第一端口的光纤连接损耗。
13.根据权利要求12所述的测试方法,该测试方法还包括以下步骤:使探针与连接到所述光检测器的焊盘接触;以及测量检测到的测试光的电平。
说明书 :
光器件、使用光器件的光模块和用于光器件的测试方法
技术领域
背景技术
探针压在形成于晶圆上的芯片区域中的电极焊盘上以便输入和输出电信号,同时使用光纤
将光输入到划片区域中的晶圆表面和从所述晶圆表面输出光。
输入”)、透射光和参考光输入GC(在图中表示为“Tx输入、Rx‑LO输入”)以及信号传输GC(在
图中表示为“Tx输出”)。使光纤的端面靠近这些GC,以输入和提取光束。
晶圆表面输入到发送电路和接收器电路,并且可以在晶圆状态下实施芯片的测试或检查。
在测试后,沿切割线切割晶圆,并将晶圆分成单个光子IC芯片。用于测试的GC从光子IC芯片
上被切掉,而不留在芯片上。
发明内容
光子波导。然而,该方法需要光轴之间的精确对准,以便使多根光纤的光轴与光子波导芯对
准。通过硅光子技术在光子IC中制造的光子波导的尺寸小,并且完成光纤和光子波导之间
的对准需要花费时间。
附图说明
具体实施方式
施方式的过程期间可想到的配置以及由此引起的问题。
光检测器(PDXI、PDXQ、PDYI、PDYQ)的光接收器电路Rx。
Pcom。公共输入端口Pcom由光发送器电路Tx和光接收器电路Rx共同使用,并且从公共输入端
口Pcom入射的光由1:N光耦合器125进行分束。分束光分量中的一个被提供给光发送器电路
Tx以生成调制光信号。分束光分量中的另一个被提供给光接收器电路Rx,并且用作用于检
测接收信号的局部振荡(LO)光。
的光纤连接损耗。可以通过使直流(DC)探针30b与沿着光子IC 10的第二边缘Ed2设置的电
极焊盘阵列31‑2内的连接到监测式检测器mPD1的电极焊盘物理接触,来测量从监测式检测
器mPD1输出的光电流。
30c与沿着光子IC 10的第三边缘Ed3设置的电极焊盘阵列31‑3内的连接到PDXI的电极焊盘
组物理接触,来测量从光检测器PDXI输出的光电流。
光以测量输出电平。为了进行该测量,至少使用两芯光纤阵列,并且光纤的光轴必须在公共
输入端口Pcom和信号输出端口Pout处同时对准。
置同时进行光轴对准时,对准时间进一步增加。
VOA3的输出功率电平。为了进行这些调节,使DC探针30a与沿着光子IC 10的第一边缘Ed1设
置的电极焊盘阵列31‑1接触,以监测调制光信号。由于用于光调制的电流或电压电平的调
节,导致用于测试准备所需的时间进一步增加。
光纤连接损耗。
入端口Pcom,并且输入光在1:N光耦合器125处被分束。分束光分量中的一个被引导至光发送
器电路Tx,并且另一个被引导到光接收器电路Rx。
作,以使用相互正交的两个偏振和具有90度相位差的两个相位分量来产生四个逻辑值;然
而,本发明不限于该示例。
光由可变光衰减器VOA2和VOA3中的一个进行功率调整,然后通过偏振旋转器PR2和偏振光
束组合器PBC进行偏振复用。经偏振复用的光信号从信号输出端口Pout输出。
经IQ复用的光信号的一部分。类似地,抽头波导142被设置到从VOA3的输出延伸出的光子波
导134,并且监测式检测器mPD4连接到抽头波导142。在实际服务期间,监测式检测器mPD4在
另一偏振分支处监测经IQ复用的光信号的一部分。
端口Pout连接的光子波导131,并且由PD 15检测输入测试光的一部分。PD 15电连接到测试
焊盘31‑9。通过使DC探针30d与测试焊盘31‑9接触,来测量测试光的光电流。测试光从发送
器侧的信号输出端口Pout输入,并在信号输出端口Pout附近或邻近信号输出端口Pout进行监
测,以评估发送前端的光纤连接损耗。
不需要各个光调制器12a至12d的相位调节以及VOA2和VOA3的功率调节。结果,能够减少用
于光纤连接损耗的测试时间。
端口Pin,并且在连接到mPD1的电极焊盘处测量光电流。在实际服务期间,电极焊盘阵列31‑
2用于对接收光进行功率监测。
至连接到光电二极管块11的PD中的一个的电极焊盘上以测量输出电流。在实际服务中,电
极焊盘阵列31‑3用于从接收到的光信号中提取差分信号。
输出端口Pout用作测试光输入端口,以省时方式来测量光纤连接损耗。然而,设置在信号输
出端口Pout附近的用于监测输入测试光的抽头波导132可能引起插入损耗。
151和152。定向耦合器151和152例如是2输入2输出(2×2)定向耦合器。PD 16和PD 17分别
连接到定向耦合器151和152,以测量输入的测试光。
之一输出的调制光信号的一部分由监测式检测器mPD3监测。在这种情况下,连接到监测式
检测器mPD3的端口成为定向耦合器151的输出端口。
测试光的输出端口。PD 16电连接到测试焊盘31‑5。
分支输出的调制光信号的一部分由监测式检测器mPD4监测。在这种情况下,连接到监测式
检测器mPD4的端口成为定向耦合器152的输出端口。
PD17的端口成为定向耦合器152的用于测试光的输出端口。PD17电连接到测试焊盘31‑6。
一部分通过定向耦合器151被引导至监测式检测器mPD3以用于检测输出功率。从偏振分支
中的另一个输出的调制光的一部分通过定向耦合器152被引导到监测式检测器mPD4以用于
监测输出功率。
试光。在实际服务中,电极焊盘阵列31‑2被用于对接收光进行功率监测。
部分来测量测试光。在实际服务中,电极焊盘阵列31‑3用于从光检测器块11提取差分光电
流。
务中所使用的监测式检测器mPD3和mPD4的定向耦合器151和152作为测试抽头,所以由于增
加额外抽头波导而导致的插入损耗的增加基本上减少到几乎为零。
端口Pout用作测试光的输入端口,并且使用定向耦合器151和152提取和测量测试光,从而实
现对TE光和TM光的光纤连接损耗的省时测量。
Ed3处或第三边缘Ed3附近,以避免由于焊盘的混合而对操作造成干扰。
定向耦合器151的一侧处的端口之一,并且PD16连接到在定向耦合器151的另一侧处的端口
之一。监测式检测器mPD4连接到沿光轴方向在定向耦合器152的一侧处的端口之一,并且PD
17连接到在定向耦合器152的另一侧处的端口之一。
方向在偏振旋转器PR2处被旋转90度,然后由定向耦合器152引导到PD 17。
测量从信号输出端口Pout输入的测试光。
号调制。
mPD3进行监测。
器mPD4进行监测。
说明。
止了锥端球透镜光纤40和DC探针30f之间的干扰,并且有助于电极焊盘阵列的实现。
芯片上设置用于布置测试焊盘的特定区域,能够针对TE光和TM光二者以省时方式测试光纤
连接损耗。
×2光耦合器。
光子波导153和监测式检测器mPD3形成闭合的光路。
波导154和监测式检测器mPD4形成闭合的光路。
分量的偏振方向由偏振旋转器PR2旋转90度,然后由定向耦合器152引导到监测式检测器
mPD4。
1b。
制器12a至12d,并由从电极焊盘阵列31‑4输入的RF信号调制。在偏振分支之一处调制的光
分量被组合并由VOA2进行功率调整。功率调整后的光信号进一步传播通过光子波导133。光
信号的一部分由定向耦合器151分支,并由监测式检测器mPD3进行监测。
测器mPD4进行监测。
接损耗,能够减小芯片上用于测试所需的面积尺寸。这使光子IC10D本身的尺寸减小。因为
不需要关注测试焊盘的布局,所以便于光子IC 10D的设计。
器封装件210是光模块的示例。
光纤连接损耗所需的时间,所以提高了光收发器封装件210或光收发器200的生产效率。
移键控(QPSK)或其它调制方案,由光子波导形成多信号路径或信道的配置。在这种情况下,
在接收器侧的信号输入端口Pin、发送器侧的信号输出端口Pout或公共输入端口Pcom处,用于
测试光纤连接所需的时间减少了。
置在芯片上的其它位置,只要能够监测从信号输出端口Pout输入的测试光即可。在第三实施
方式(图5)中,测试焊盘31‑7和31‑8可以不总是设置在第三边缘Ed3附近。测试焊盘31‑7和
31‑8可以设置在第二边缘Ed2或第四边缘Ed4附近,只要对其它光元件没有不利影响即可。
高了器件性能和生产效率。
件,在说明书中这些示例的组织也不涉及展示本发明的优点或缺点。尽管已经详细描述了
本发明的实施方式,但是应当理解,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以对其进行
各种变型、替换和变更。