웨이퍼 스케일 테스트 스테이션에서 SiN 통합 광학 위상 어레이의 특성화

실리콘에 내장된 포토닉 집적 회로를 개발하려면 빠르고 자동화된 웨이퍼 스케일의 특성화 방법이 필요합니다. 당사의 프로토콜을 통해 마이크로 전자 산업의 표준 장비인 가볍게 변형된 프로브스테이션을 사용하여 웨이퍼의 빔 스티어링 회로를 평가할 수 있습니다. 절차를 시연, 우리는 실뱅 게버, 우리의 실험실에서 박사 후 연구원이있다.

먼저 프로브 스테이션에 웨이퍼를 로드합니다. 섬유를 정렬하려면 광 현미경을 사용하여 웨이퍼 표면에 닿을 때까지 섬유를 조심스럽게 낮추고 입력 격자 커플러에서 멀리 떨어진 후 섬유를 약 20 마이크로미터위로 이동하십시오. 출력 격자에서 광 강도를 최대화하려면 광 위상 어레이 입력 격자 커플러를 통해 섬유 위치를 쓸어 넘기기 시작합니다.

광학 위상 배열 출력 격자에서 종료되는 광은 이미지에 표시되어야 합니다. 광위상 어레이 안테나에서 빛이 관찰되면 편광을 조정하여 출력 격자에서 광강도를 최대화하여 입력 섬유의 움직임이나 진동을 방지합니다. OPA 출력 이미징의 경우, 먼 필드 이미징 센서로 전환하고 OPA 출력이 카메라에 선명하게 보이는 방식으로 센서의 노출 시간과 레이저 전력을 모두 신중하게 조정하지만 빔은 센서를 포화시키지 않습니다.

필요한 경우 배경 표시등이 광학 위상 배열 빔의 이미지를 방해하지 않도록 설정을 덮습니다. 반사를 차단하려면 반사와 카메라 사이에 반사가 매우 반사되는 시트를 배치합니다. OPA는 정의에 따라 위상 변동에 매우 민감합니다.

따라서 입력 섬유 진동, 편광 불안정 및 기생 광을 포함하여 모든 소음 원을 억제해야 합니다. 두 방향으로 빔 조향을 수행하기 위해 먼저 위상 제어를 위한 전기 회로를 다중 채널 전기 프로브에 연결하고 현미경을 사용하여 전기 프로브의 핀을 광학 회로의 금속 접점 패드에 연결합니다. 그런 다음 멀리 필드 센서로 전환하여 출력을 이미지화합니다.

스위칭 네트워크를 사용하여 병렬 방출 각도 를 선택하려면 링 공진기의 위상 시프터에 적용되는 전압을 변경하면서 출력의 먼 필드 이미지를 관찰하십시오. 각 공진기에 올바른 전압이 가해지면 센서의 다른 영역이 조명되어 특정 테타 값에 해당합니다. 광학 위상 배열 위상을 최적화하여 직교 방출 각도 피를 선택하려면, 집중된 출력 빔으로 조명되어야 하는 원하는 피 각도에 대응하는 작은 픽셀 영역을 선택하고 작은 증분에 광학 위상 어레이 채널 중 하나의 위상을 이동한다.

각 시프트 후 선택한 영역의 내부 및 외부 픽셀 영역에서 밝기의 일체체를 기록하고 외부 조명으로 나눈 내부 라이트의 비율을 계산합니다. 0과 2 파이 사이의 전체 위상 시프트 주기 후에 가장 높은 기록된 밝기 비율로 위상 시프트를 적용합니다. 그런 다음 다음 채널로 전환하고 포화 및 집중 출력 빔의 최적화 프로세스가 표시될 때까지 이전 단계를 반복합니다.

출력 빔을 다른 피 각도로 조종하려면 새 픽셀 영역을 선택하고 최적화 프로세스를 반복합니다. 여러 출력 피 각도에 대해 최적화가 수행되면 빔을 조종할 수 있습니다. 빔 발산을 이미지하려면 입력 섬유의 위치를 최적화하고 먼 필드에서 OPA 출력의 이미지를 기록합니다.

적어도 두 개의 명확한 간섭 최대제가 표시되어 있는지 확인하고 정렬 시스템을 사용하여 웨이퍼를 이동하여 다음 장치를 입력 섬유에 정렬합니다. 정밀 포지셔터를 사용하여 섬유의 빛은 집적 광학 회로에 효율적으로 결합하여 고강도 출력 빔을 얻을 수 있습니다. 멀티채널 프로브를 사용하면 모든 전기 연결을 동시에 수행할 수 있습니다.

최적화 알고리즘을 사용하여, 멋지게 모양의 빔은 phi 액세스에 얻을 수 있습니다. 링 기반 스위치를 사용하면 방출 각도와 테타 방향을 적절히 선택할 수 있습니다. OPA가 보정되면, 빔은 임의로 치수와 스티어링 범위와 빔 발산 모두에서 조종될 수 있으며, OPA의 주요 장점인 빔 차이를 정확하게 특성화할 수 있다.

교정 절차 중에 전자, 기계 적 또는 광학 적 부채를 제거하는 것이 가능한 한 중요합니다. 만족스러운 회로가 확인되고 보정되면 LIDAR 시스템의 다른 부분과 통합하여 기본적인 특수 이미징을 수행할 수 있습니다.