長(zhǎng)沙基于多芯MT-FA的三維光子互連方案

三維光子互連系統(tǒng)與多芯MT-FA光模塊的融合，正在重塑高速光通信的技術(shù)范式。傳統(tǒng)光模塊依賴二維平面布局實(shí)現(xiàn)光信號(hào)傳輸，但受限于光纖直徑與彎曲半徑，難以在有限空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高密度集成。三維光子互連系統(tǒng)通過(guò)垂直堆疊技術(shù)，將光子器件與互連結(jié)構(gòu)在三維空間內(nèi)分層布局，形成立體化的光波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。這種設(shè)計(jì)不僅大幅壓縮了模塊體積，更通過(guò)縮短光子器件間的水平距離，有效降低了電磁耦合效應(yīng)，提升了信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。多芯MT-FA光模塊作為重要組件，其多通道并行傳輸特性與三維結(jié)構(gòu)的耦合，實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)的高效匯聚與分發(fā)。三維光子互連芯片的高效互聯(lián)能力，將為設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換提供有力支持。長(zhǎng)沙基于多芯MT-FA的三維光子互連方案

多芯MT-FA在三維光子集成系統(tǒng)中的創(chuàng)新應(yīng)用，明顯提升了光收發(fā)模塊的并行傳輸能力與系統(tǒng)可靠性。傳統(tǒng)并行光模塊依賴外部光纖跳線實(shí)現(xiàn)多通道連接，存在布線復(fù)雜、損耗波動(dòng)大等問(wèn)題，而三維集成架構(gòu)將MT-FA直接嵌入光子芯片封裝層，通過(guò)陣列波導(dǎo)與微透鏡的協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了80路光信號(hào)在芯片級(jí)尺度上的同步收發(fā)。這種內(nèi)嵌式連接方案將光路損耗控制在0.2dB/通道以內(nèi)，較傳統(tǒng)方案降低60%，同時(shí)通過(guò)熱壓鍵合工藝確保了銅柱凸點(diǎn)在10μm直徑下的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，使模塊在85℃高溫環(huán)境下仍能保持誤碼率低于1e-12。更關(guān)鍵的是，MT-FA的多通道均勻性特性解決了三維集成中因?qū)娱g堆疊導(dǎo)致的光功率差異問(wèn)題，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整各通道耦合系數(shù)，確保了80路信號(hào)在800Gbps傳輸速率下的同步性。隨著AI算力集群對(duì)1.6T光模塊需求的爆發(fā)，這種將多芯MT-FA與三維光子集成深度結(jié)合的技術(shù)路徑，正成為突破光互連功耗墻與密度墻的重要解決方案，為下一代超算中心與智能數(shù)據(jù)中心的光傳輸架構(gòu)提供了變革性范式。長(zhǎng)沙基于多芯MT-FA的三維光子互連方案三維光子互連芯片通過(guò)熱管理優(yōu)化，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命并降低維護(hù)成本。

三維光子芯片與多芯MT-FA光連接方案的融合，正在重塑高速光通信系統(tǒng)的技術(shù)邊界。傳統(tǒng)光模塊中，電信號(hào)轉(zhuǎn)換與光信號(hào)傳輸?shù)姆蛛x設(shè)計(jì)導(dǎo)致功耗高、延遲大，難以滿足AI算力集群對(duì)低時(shí)延、高帶寬的嚴(yán)苛需求。而三維光子芯片通過(guò)將激光器、調(diào)制器、光電探測(cè)器等重要光電器件集成于單片硅基襯底，結(jié)合垂直堆疊的3D封裝工藝，實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)在芯片層間的直接傳輸。這種架構(gòu)下，多芯MT-FA組件作為光路耦合的關(guān)鍵接口，通過(guò)精密研磨工藝將光纖陣列端面加工為特定角度，配合低損耗MT插芯，可實(shí)現(xiàn)8芯、12芯乃至24芯光纖的高密度并行連接。例如，在800G/1.6T光模塊中，MT-FA的插入損耗可控制在0.35dB以下，回波損耗超過(guò)60dB，確保光信號(hào)在高速傳輸中的低損耗與高穩(wěn)定性。其多通道均勻性特性更可滿足AI訓(xùn)練場(chǎng)景下數(shù)據(jù)中心對(duì)長(zhǎng)時(shí)間、高負(fù)載運(yùn)行的可靠性要求，為光模塊的小型化、集成化提供了物理基礎(chǔ)。

高密度多芯MT-FA光組件的三維集成芯片技術(shù)，是光通信領(lǐng)域突破傳統(tǒng)物理限制的關(guān)鍵路徑。該技術(shù)通過(guò)將多芯光纖陣列（MT-FA）與三維集成工藝深度融合，在垂直方向上堆疊光路層、信號(hào)處理層及控制電路層，實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)傳輸與電學(xué)功能的立體協(xié)同。以400G/800G光模塊為例，MT-FA組件通過(guò)42.5°精密研磨工藝形成端面全反射結(jié)構(gòu)，配合低損耗MT插芯與亞微米級(jí)V槽定位技術(shù)，使多芯光纖的通道間距公差控制在±0.5μm以內(nèi)，從而在單芯片內(nèi)集成12至24路并行光通道。這種設(shè)計(jì)不僅將傳統(tǒng)二維布局的布線密度提升3倍以上，更通過(guò)三維堆疊縮短了層間互連距離，使信號(hào)傳輸延遲降低40%，功耗減少25%。在AI算力集群中，該技術(shù)可支持單模塊800Gbps的傳輸速率，滿足大模型訓(xùn)練時(shí)每秒PB級(jí)數(shù)據(jù)交互的需求，同時(shí)其緊湊結(jié)構(gòu)使光模塊體積縮小60%，為數(shù)據(jù)中心高密度部署提供了物理基礎(chǔ)。三維光子互連芯片中的光路對(duì)準(zhǔn)與耦合主要依賴于光子器件的精確布局和光波導(dǎo)的精確控制。

在光電融合層面，高性能多芯MT-FA的三維集成方案通過(guò)異構(gòu)集成技術(shù)將光學(xué)無(wú)源器件與有源芯片深度融合，構(gòu)建了高密度、低功耗的光互連系統(tǒng)。例如，將光纖陣列與隔離器、透鏡陣列（LensArray）進(jìn)行一體化封裝，利用UV膠與353ND系列混合膠水實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)粘接與光學(xué)定位，既簡(jiǎn)化了光模塊的耦合工序，又通過(guò)隔離器的單向傳輸特性抑制了光反射噪聲，使信號(hào)誤碼率降低至10^-12以下。針對(duì)硅光子集成場(chǎng)景，模場(chǎng)直徑轉(zhuǎn)換（MFD）FA組件通過(guò)拼接超高數(shù)值孔徑單模光纖與標(biāo)準(zhǔn)單模光纖，實(shí)現(xiàn)了模場(chǎng)從3.2μm到9μm的無(wú)損過(guò)渡，配合三維集成工藝將波導(dǎo)層厚度控制在200μm以內(nèi)，使光耦合效率提升至95%。此外，該方案支持定制化設(shè)計(jì)，可根據(jù)客戶需求調(diào)整端面角度、通道數(shù)量及波長(zhǎng)范圍，例如在相干光通信系統(tǒng)中，保偏型MT-FA通過(guò)V槽固定保偏光纖帶，維持光波偏振態(tài)的穩(wěn)定性，結(jié)合AWG（陣列波導(dǎo)光柵）實(shí)現(xiàn)4通道CWDM4信號(hào)的復(fù)用與解復(fù)用，單根光纖傳輸容量可達(dá)1.6Tbps。這種高度靈活的三維集成架構(gòu)，為數(shù)據(jù)中心、超級(jí)計(jì)算機(jī)等場(chǎng)景提供了從100G到1.6T速率的全系列光互連解決方案。研發(fā)團(tuán)隊(duì)持續(xù)優(yōu)化三維光子互連芯片結(jié)構(gòu)，降低信號(hào)損耗以適配更復(fù)雜場(chǎng)景。黑龍江三維光子芯片多芯MT-FA光傳輸架構(gòu)

科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)合作，加速三維光子互連芯片從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用場(chǎng)景。長(zhǎng)沙基于多芯MT-FA的三維光子互連方案

三維光子芯片的研發(fā)正推動(dòng)光互連技術(shù)向更高集成度與更低能耗方向突破。傳統(tǒng)光通信系統(tǒng)依賴鏡片、晶體等分立器件實(shí)現(xiàn)光路調(diào)控，而三維光子芯片通過(guò)飛秒激光加工技術(shù)在微納米尺度構(gòu)建復(fù)雜波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，將光信號(hào)產(chǎn)生、復(fù)用與交換功能集成于單一芯片。例如，基于軌道角動(dòng)量（OAM）模式的三維光子芯片，可在芯片內(nèi)部實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)的空分復(fù)用（SDM），通過(guò)溝槽波導(dǎo)設(shè)計(jì)完成OAM模式的產(chǎn)生、解復(fù)用及交換。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該芯片輸出的OAM模式相位純度超過(guò)92%，且偏振態(tài)穩(wěn)定性優(yōu)異，雙折射效應(yīng)極低。這種設(shè)計(jì)不僅突破了傳統(tǒng)復(fù)用方式（如波長(zhǎng)、偏振）的容量限制，更通過(guò)片上集成大幅降低了系統(tǒng)復(fù)雜度與功耗。在芯片間光互連場(chǎng)景中，三維光子芯片與單模光纖耦合后，可實(shí)現(xiàn)兩路OAM模式復(fù)用傳輸，串?dāng)_低于-14.1dB，光信噪比（OSNR）代價(jià)在誤碼率3.8×10?3時(shí)分別小于1.3dB和3.5dB，驗(yàn)證了其作為下一代光互連重要器件的潛力。長(zhǎng)沙基于多芯MT-FA的三維光子互連方案