光模塊 耦合 製程

光模塊耦合是指將光晶片(如雷射器、探測器)與光纖、透鏡等光學元件的光路進行精準對接,讓光信號能以最低的損耗在彼此之間傳遞。

它是光模塊及矽光子(Silicon Photonics)封裝中最核心、難度最高且成本佔比極大的關鍵工序。

光耦合的核心挑戰與特點

  • 極高精度要求:單模光纖的纖芯直徑僅約 9 微米(µm),而芯片出光區甚至只有零點幾微米,對位精度通常需要達到亞微米級(Sub-micron)。
  • 極低損耗要求:光功率損耗(dB)直接影響傳輸距離與模塊功耗,耦合效率決定了產品的最終性能。
  • 環境與長期可靠性:溫度變化會導致材料熱脹冷縮造成光路失准,因此對準後必須牢固固化,確保極端溫度下穩定工作。
  • 高價值設備依賴:耦合工序耗時最長且最容易產生不良品,相關精密設備投資佔產線資本開支極高。

主要耦合方式

  • 邊緣耦合(Edge Coupling / Butt Coupling):光從晶片邊緣水平進出,耦合效率通常較高,但對位容忍度極小。
  • 光柵耦合(Grating Coupling):在晶片表面製作光柵,使光從垂直方向進出,方便進行晶圓級測試,但頻寬與效率各有取捨。
光模塊 耦合 製程