La technologie des circuits photoniques intégrés (PIC) est largement reconnue dans le domaine des télécommunications pour son rôle dans la stimulation du développement des réseaux à haut débit et de la 5G. Cela est en grande partie dû à la conception de composants passifs et d'émetteurs-récepteurs plus petits, plus rapides, moins coûteux et plus écologiques que leurs homologues en optique de volume. En outre, les circuits photoniques intégrés sont de plus en plus adoptés dans d'autres secteurs, tels que les laboratoires sur puce, la technologie lidar ou de radar optique et l'informatique quantique, à la fois pour la recherche et les applications commerciales.
EXFO a établi des partenariats solides avec des fournisseurs importants en participant à des consortiums mondiaux tels que AIM Photonics, EPIC et maintenant LUX Photonics. Grâce à ces collaborations, EXFO peut fournir des solutions intégrées pour les tests de circuits photoniques intégrés.
Solutions de tests optiques flexibles, précises et rapides pour les circuits photoniques intégrés
La photonique intégrée connaissant une croissance rapide et les défis qui en découlent, il peut être difficile de suivre les exigences émergentes en matière de tests optiques et de s'équiper en conséquence pour tester efficacement les composants optiques actifs (qui émettent de la lumière) ou passifs (qui guident la lumière) dans les laboratoires de photonique. Si vous vous demandez quelles sont les capacités d'essai spectral à rechercher, EXFO offre des solutions adaptées pour répondre à ces défis et pour être prêt pour les exigences futures de l'industrie.
Tests des composants actifs
Tester les composants actifs tels que les lasers et les amplificateurs présents sur les circuits photoniques intégrés peut être assez simple.
Pour cela, il est possible d'utiliser un analyseur de spectre optique qui permet de réaliser des tests en connectant la source lumineuse ou la sortie laser à l'analyseur optique. Il est ainsi possible d'obtenir le signal spectral des sources, comme l'illustre le schéma ci-dessous.
Tests de composants actifs avec un analyseur de spectre optique
Les analyseurs de spectre optique de pointe, tels que le modèle OSA20, présentent plusieurs avantages. Ils sont très rapides, avec la capacité d'effectuer jusqu'à cinq balayages par seconde à des vitesses allant jusqu'à 2 000 Nm/s, ce qui permet un alignement en temps réel des composants. De plus, leur résolution élevée permet de mesurer des paramètres clés tels que le rapport signal sur bruit optique (OSNR pour optical signal-to-noise ratio) et le taux de suppression des modes latéraux (SMSR pour side-mode suppression ratio).
Tests des composants passifs
Tester les composants passifs basés sur les circuits photoniques intégrés est encore plus difficile en raison de la complexité de certains composants, tels que les réseaux sélectifs planaires (AWG ou arrayed waveguide grating), qui possèdent un grand nombre de ports, ou de la quantité de composants à tester sur un seul dé. Une solution de test de composants implique l'utilisation d'une plateforme de détection multiport combinée à un laser accordable en fréquence pour mesurer les pertes optiques d'insertion, l'atténuation de la réflexion et les pertes de polarisation sur l'ensemble de la plage spectrale du laser. Cette méthode permet de produire rapidement un spectre optique à haute résolution de longueurs d'onde, généralement au niveau du picomètre.
Le CTP10 est une plateforme de test de composants modulaire qui permet de caractériser les propriétés spectrales des dispositifs à nombre de ports élevé en un seul balayage avec une résolution de l'ordre du picomètre et une plage dynamique de 70 dB, même lors de l'utilisation du laser T100S-HP à une vitesse de 100 Nm/s. Cette plateforme fonctionne dans une plage allant de 1 240 à 1 680 Nm et convient à une large gamme d'applications telles que les télécommunications, la détection et les lidars. Grâce à ses composants électroniques et son processeur interne, le transfert de données est facile et rapide. Le CTP10 peut être contrôlé à distance à l'aide de commandes SCPI, ce qui facilite son intégration dans une configuration automatisée de test de circuits photoniques intégrés pour augmenter le débit de tests et réduire leur durée.
Mesure de la perte d’insertion par balayage d’un résonateur en anneau réalisée à l’aide de la plateforme de test CTP10
Une solution de test plus compacte est disponible pour caractériser les composants des circuits photoniques intégrés avec un nombre limité de sorties. La plateforme CT440 offre une précision de longueur d'onde et une couverture spectrale équivalentes à celles de la plateforme CTP10. Elle peut également mesurer la perte d'insertion et la perte dépendante de la polarisation des composants.
Tests de fonctionnement pour les émetteurs-récepteurs à base de circuits photoniques intégrés
Les émetteurs-récepteurs sont soumis à une pression croissante en matière de bande passante, ce qui conduit à l'utilisation de la technologie des circuits photoniques intégrés. Cette technologie est mise en œuvre pour répondre aux exigences de performances en constante évolution et aux pressions sur les coûts qui pèsent sur les centres de données et les applications 5G.
Diagramme en œil – oscilloscope à échantillonnage EA-4000
Pour garantir la qualité des émetteurs-récepteurs de manière exhaustive, il est nécessaire d'utiliser une variété de testeurs optiques et électriques de pointe. EXFO propose une gamme de solutions de test optique et électrique, allant du niveau de la tranche à celui des dispositifs encapsulés, pour aider les fournisseurs d'émetteurs-récepteurs à s'assurer de la conformité tout au long du cycle de vie de leurs produits. Parmi ces solutions, on trouve l'oscilloscope à échantillonnage EA-4000 et le testeur de taux d'erreur sur bits BA-4000.
De la conception à la validation des composants optiques des circuits photoniques intégrés
La conception et la production des puces optiques pour les circuits photoniques intégrés sont en constante évolution, avec des tranches photoniques qui contiennent maintenant des milliers de composants disponibles pour les fonderies grâce aux kits de conception de processus (PDK). Les fabricants de tranches ont besoin de solutions de test fiables pour créer et mettre à jour ces kits, afin d'optimiser les différents paramètres d'un composant optique spécifique. Au cours des dernières années, les résonateurs en anneau ont suscité beaucoup d'intérêt et sont souvent utilisés dans la conception de circuits photoniques intégrés pour créer des pics et des creux très étroits, pouvant être utilisés comme modulateurs, par exemple.
Les tests jouent un rôle crucial dans le processus de conception et de fabrication des circuits photoniques intégrés en fournissant un retour d'information pour améliorer les outils de conception et assurer un contrôle de qualité tout au long de l'assemblage et du conditionnement des puces. Les tests sont généralement effectués au niveau de la tranche avant la découpe en dés pour détecter les défauts dès que possible et éviter la production de dés défectueux.
Grâce à un système de test de tranches de circuits photoniques intégrés, la lumière peut être couplée à l'entrée et à la sortie de chaque puce à l'aide d'un équipement spécialisé de fibre optique et d'un logiciel d'alignement de haute précision. Il est même possible de combiner simultanément plusieurs composants à l'aide d'un réseau de fibres. L'alignement de haute précision et la vitesse permettent une optimisation rapide de l'accouplement en seulement une fraction de seconde.
Vue de la tranche de silicium en cours de test – avec l’aimable autorisation de MPI Corporation.
Une fois que la lumière a été couplée dans la tranche, il est possible de mesurer les caractéristiques optiques du dispositif soumis à l'essai (DSE) en fonction de la longueur d'onde. EXFO possède une expertise particulière dans les tests de dispositifs photoniques, et a développé la plateforme CTP10 pour relever les principaux défis de mesure des circuits photoniques intégrés. Cette plateforme permet de mesurer de manière fiable et précise les composants optiques à fort contraste spectral en un seul balayage.
La solution idéale pour concevoir une solution d'essai complète
Comme pour la plupart des nouvelles technologies, la construction d'une solution complète nécessite une expertise dans plusieurs domaines. EXFO collabore avec des leaders de l'écosystème des circuits photoniques intégrés pour valider l'interopérabilité du matériel et des logiciels. En outre, pour garantir une performance optimale de la solution de test globale, EXFO travaille en partenariat avec les principaux fournisseurs de positionneurs de plaquettes de haute précision tels que MPI Corporation, Aerotech et FormFactor.
Tests automatisés des circuits photoniques intégrés au niveau des tranches de silicium
Une illustration récente est la coopération entre Aerotech, EHVA et EXFO dans la présentation d'une solution de test photonique intégrée et automatisée qui facilite le transfert du laboratoire à la fabrication pour la photonique. Le logiciel de test photonique s'intègre parfaitement à la technologie de balayage laser continu avancée d'EXFO et aux alignements photoniques de haute précision d'Aerotech. Cette synergie permet de bénéficier d'une fiabilité et d'une efficacité inégalées dans l'industrie.
Accélérer le passage du laboratoire de photonique à la fabrication avec Aerotech, EHVA et EXFO
Il est possible d'automatiser entièrement tous les instruments proposés par EXFO grâce à l'intégration avec des logiciels tiers tels qu'EHVA, OptiInstrument et Maple Leaf Photonics. Ces partenariats permettent de proposer des solutions clés en main à nos clients.
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