效能量產性突飛猛進矽光子元件照亮通訊未來 | 台灣精品獎-歷屆得獎名單
![效能量產性突飛猛進矽光子元件照亮通訊未來](https://i.imgur.com/DERULla.jpg)
2021年11月27日—矽光子(SiliconPhotonics)技術泛指將許多原本是分立的光或電元件利用現今成熟的矽半導體製程,製作成微型積體化晶片,以有效提高元件密度、增加總體操作 ...
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資料中心、超級電腦網路需求不斷上升,傳統光收發模組的傳輸速率已達瓶頸,端賴最新技術的矽光子關鍵元件實現高速光電轉換、傳輸與光譜訊號處理等功能,並降低模組功率消耗、體積和成本,晶片製程的突破更為各類先進矽光子元件研發設計打下不可或缺的基礎。
矽光子(Silicon Photonics)技術泛指將許多原本是分立的光或電元件利用現今成熟的矽半導體製程,製作成微型積體化晶片,以有效提高元件密度、增加總體操作速率,並使模組更堅固、提高模組可靠性,同時因為大晶圓製作、可以兼具量產與成本的優勢。目前矽光子技術可以廣泛應用於光通訊網路(資料中心網路、超級電腦網路、甚至晶片對晶片之內連接網路等)及舉凡光達(LiDAR)系統、光纖陀螺儀、生醫感測、機械力感測等感測系統之兩大領域。以光通訊網路而言,傳統光收發模組之組態如圖1,發射端由雷射二極體(LD)負責電光轉換,將電訊號轉成光訊號,並注入光纖,傳輸到遠端;接收端則由光二極體(PD)進行光電轉換,將光纖傳入之微弱光訊號轉成光電流,並經由轉阻放大器(TIA)及後置放大器輸出電訊號。
圖1 傳統光收發模組之組態但是隨著傳輸數據量之增加,傳統光收發模組之傳輸速率已經不敷使用,因此更高芯數的光纖陣列(Fiber Array)或空間分割多工(SPM)、分波多工(WDM)、極化分割多工(PDM),及脈衝振幅調變(PAM)或光同調(Coherent)等高階訊號調變技術,以提高光收發的整體傳輸容量的方法逐漸被採用,如圖2所示。
圖2 各種提高整體傳輸速率的方法及所需的元件,(a)光同調傳輸,(b)極化多工傳輸,(c)空間分割多工與分波多工的整合傳輸 (Ref. Wei Shi, et al. Nanophotonics)。各類矽光子元件介紹
為有效達成上述之目標,各式光元件均有其必要性。但是在矽光子技術上,因為矽材料為間接能隙結構,無法有效發光,所以必須依賴外加雷射光源或異質整合之發光層,才能產...
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