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腾景科技拟设立南京分公司进行衍射光学技术研究与相关产品开发

5月30日,腾景科技公告称,公司拟在南京成立分公司,具体承担研究开发纳米压印衍射波导片的职能。通过分公司的设立,能够有效利用当地人才、行业等资源优势,进行衍射光学技术研究与相关产品开发。


同日,公司公告显示为丰富公司晶体及器件的产品品类,拓展激光和生物医疗的光学业务,公司拟与安徽晶湖创业投资合伙企业(有限合伙)共同出资3000万元设立控股子公司合肥众波功能材料有限公司,并由拟设立的控股子公司负责开展实施“合肥功能晶体材料与器件建设项目”。


腾景科技成立于2013年10月,专业从事各类精密光学元组件、光纤器件研发、生产和销售,产品主要应用于光通信、光纤激光等领域,其他应用领域包括量子信息科研、生物医疗、消费类光学等。凭借在光学光电子领域深厚的技术沉淀,突破并掌握积累了多项核心技术,建立了“光学薄膜类技术”、“精密光学类技术”、“模压玻璃非球面类技术”、“光纤器件类。技术”、“衍射光学类技术”五大类核心技术平台,涵盖了光电子元器件制造的主要环节,形成了从光学元件到光纤器件的垂直整合能力和紧密联系的技术体系。


2023年第一季度公司营收约7783万元;归属于上市公司股东的净利润约654万元;基本每股收益0.05元。2022年营业收入为3.44亿元,同比增长13.74%;归母净利润5838.51万元,同比增长11.67%。2022年度受到疫情反复、全球经济增速放缓等宏观因素影响,光纤激光下游行业资本开支放缓,传导至高功率光纤激光元器件市场需求较为疲软;但是光通信元器件市场保持较高的景气度,主要原因是国内外大力发展以大数据、云计算、固网接入网等为代表的数字经济。


来源 : 腾景科技 发布时间 : 2023-05-31

前沿 | 激光物理学家直接观察光注入后的第一个飞秒

激光脉冲撞击固体中的电子。如果它从光波中接收到足够的能量,它就可以在固体中自由移动。这种自量子力学诞生以来科学家们一直在探索的现象被称为光注入。关于相关过程如何及时展开,仍然存在悬而未决的问题。

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LMUattoworld团队和马克斯普朗克量子光学研究所的激光物理学家现在已经直接观察了硅和二氧化硅的光学特性在用强激光脉冲进行光注入后的最初几飞秒(十亿分之一秒的百万分之一秒)中是如何演变的。


当涉及到阿尔伯特·爱因斯坦解释的光电效应时,这种光注入的物理学相对简单。在这里,电子吸收单个光子,该光子具有足够的能量,可以将电子从限制其运动的电位中释放出来。当光波中没有光子有足够的能量这样做时,情况会变得更加复杂。在这种情况下,结合的电子可以通过一次吸收多个光子或通过量子隧穿而变得自由。这些是非线性过程,只有在电场很强时才有效,这意味着只有激光脉冲的中心部分才能有效地驱动它们。

新型扫描技术

借助阿秒科学的工具,可以在光脉冲的单个半周期内产生大多数电荷载流子,从而在短短几飞秒内将固体的电导率提高几个数量级。LMU和马克斯普朗克量子光学研究所的attoworld团队的激光物理学家研究了超快光注入后固体改变其光学特性的速度。为此,他们通过薄样本发送了两个短周期脉冲:产生电荷载流子的强泵浦脉冲和与它们相互作用的弱测试脉冲。
由于光注入被限制在短于测试场半个周期的时间间隔内,因此可以观察到电荷载流子在出现后的第一个飞秒内如何与测试场相互作用。该信息被编码在光注入印在测试脉冲的瞬态电场上的失真中。科学家们使用一种新颖的光场采样技术测量了这些失真,并重复测量了两个脉冲之间的许多延迟。
光学场分辨泵浦探头测量的创新技术现在使attoworld团队能够在光注入期间和之后直接访问光驱动的电流。“最重要的结果是,我们现在知道如何进行和分析这样的实验,而且我们确实看到了光驱动的电子运动,这是以前没有人能做到的,”发表在《自然》杂志上的这项研究的最后一位作者弗拉迪斯拉夫·雅科夫列夫说。
“我们惊讶地发现没有明显的准粒子形成迹象,”雅科夫列夫进一步解释道。“这意味着,在这些特定的测量中,多体物理测量对光注入后介质的电导率如何建立没有太大影响,但我们可能会在未来看到一些更奇特的物理学。
所有现代电子产品都基于通过快速增加和减少电荷载流子在电路中移动的能力来控制电荷载流子的流动。attoworld团队的研究是关于使用光达到这种控制的最终速度极限。新发现最终可能有助于实现佩赫兹范围内的未来信号处理,使所谓的光波电子成为可能。这将使今天的电子产品加速约100万倍。
“我认为,我们只是触及了泵浦探头现场分辨测量可以做的表面。有了我们的经验和见解,其他研究人员现在可以使用我们的方法来回答他们的问题,“雅科夫列夫说。


来源 : 激光网 发布时间 : 2023-05-29

激光技术:汽车制造业的“全能助手”

激光技术是一项具有高度灵活性、高效性和创新性的工艺技术。在过去的60年中,激光技术不断发展,其应用范围也日益广泛,从皮肤美容到工业生产,无处不见其身影。而在汽车工业领域,激光技术更是扮演着重要的角色,成为汽车生产中不可或缺的工艺技术。

激光技术在汽车制造领域的重要性源于其灵活性、易于自动化的特点。与传统技术相比,激光技术提供了精确、高效、可靠、创新的解决方案,如激光切割和打标等。随着整车向轻量化方向发展,新材料、新结构、新工艺不断涌现,激光技术也不断创新。
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注:Luxinar,以 Rofin-Sinar UK Ltd 的名义成立于 1998,位于英国赫尔河畔金斯敦威勒比,是光博士战略级CO2激光器供应商。



01 非金属三维五轴动态激光切割技术


非金属三维五轴动态激光切割技术:是汽车内外饰生产中高度自动化的重要工艺之一。与普通的XY轴激光切割机不同,该技术采用多轴控制系统,可以实现在不同角度和方向上的精确切割。它灵活性强,能够创造出精细的线条、复杂的几何形状和微小的孔洞,广泛应用于汽车门饰板和立体装饰件等领域,为汽车内外饰提供高质量的零部件和装饰效果。
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02  振镜高速激光打标切割技术


高速振镜激光打标切割技术:汽车内饰创新工艺的主力。它将设计师独特的想法和品牌个性化的标识,快速呈现在汽车座椅、汽车靠枕、汽车方向盘套等内饰产品上。实现透气孔、雕花、纹理和切割等工艺,不仅为汽车内饰带来独特的特色和个性化的增值效果。激光工艺的高效和精准为汽车制造业提供了更灵活、创新的生产工艺选项!
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03  光纤激光打标技术

光纤激光打标技术:在汽车制造中也发挥着重要作用。利用高能密度的激光束进行标记,可以实现非常精确和细致的标记效果。对于汽车透光键上的标记,光纤激光打标机能够快速在微小的区域内刻画出清晰的标识、文字或图案,并保证高质量的标记结果。对于汽车制造行业而言,其高速标记可以提高生产效率,减少生产周期,满足大规模&个性化生产的需求。
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激光,作为焕发汽车制造活力的“全能助手”,在汽车制造中的应用已成为重要的工艺之一。它不仅可以提高生产效率、降低成本,还可以满足汽车制造商对于高品质、高性能、高安全性的要求。未来,随着激光技术的不断创新,激光技术将在汽车制造业中发挥更加重要的作用。


来源 : 光博士激光 发布时间 : 2023-05-25

无人机、智能手机、光伏等“中国智造”风靡全球

       当美国多数厂商把无人机视为“玩具”,将目光局限于发展固定翼飞机和大飞机时,中国无人机企业瞄准市场空白,以创新技术产品迅速抢占消费级无人机市场,让美国公司“追悔莫及”。

  “在主力消费级无人机产品推出的早期,大疆将当时闻所未闻的无人机带到好莱坞和硅谷,受到电影人和科技界的热捧,并在全球产生示范效益,”大疆创新副总裁王帆说,大疆的海外推广之路主要建立在无人机新奇有趣、稳定性极高、功能极大拓展用户视野等特性上。

  统计数据显示,大疆无人机产品在美国市场上的份额已经过半。大疆远赴他国进行“客场作战”时,采取了“全本土化”策略,这减少了中外方团队的磨合成本,让企业真正“落地生根”。

  如果说大疆已经成长为消费级无人机领域的“大哥大”,亿航则有可能成为行业无人机和载人无人机的“领头羊”。

  今年1月,亿航在美国拉斯韦加斯发布全球首款载人无人机“亿航184”,轰动科技界。5月,美国伦格生物技术公司与亿航宣布了为期15年的合作,由亿航为其提供1000架定制版“亿航184”用于运输供移植的器官。“亿航184”还将于年内在内华达州展开载人测试,内华达州将帮助亿航向美国联邦航空局申请报批,以推动这种“无人机出租车”商业化。

  亿航联合创始人、首席运营官严治庆接受记者采访时说,亿航尊重国际化的游戏规则,重视技术积累与分享。这家企业希望与美国公司一起打造生态链,做好一个飞行平台,“借力而行”。

  欧洲:技术与市场“双轮驱动”华为

  今年4月登陆欧洲市场的华为P9系列智能手机正在热销,通过技术与市场的“双轮驱动”,华为正成为欧洲消费者最熟悉、认可度最高的中国品牌之一。

  华为英国和爱尔兰消费者业务国家主管揭锦锦介绍说,自2013年6月华为P6手机在伦敦首发以来,华为P系列手机在英国销量稳步提升。P9自上市之初至今,月均销量已达到上一代产品P8的5倍以上。

  在法国,P9上市以来销售额与P8相比增长超过800%。华为法国公司总经理宋凯说,华为希望通过推出P9,成为继三星、苹果后在法国最受欢迎的第三大手机品牌。

  “持续增长的企业创新能力、支持法国中小企业创新发展以及与法国数字生态圈的不断融合,是华为在法国行业内受到广泛认可的重要原因,”宋凯说。华为在法国投资计划高达19亿美元,包括加大对法国本地供应商的采购、为当地高端人才创造就业机会等。

  揭锦锦将华为手机占领国内市场、打入国际市场的秘诀归因于“技术和市场双轮驱动”。华为每年至少投入销售收入的10%用于研发。过去10年,华为研发投入累计超过1900亿元人民币。

  揭锦锦说,目前华为在中国、日本、美国等多地设立了16个研究所,集不同地区优势打造产品;在巴黎设立美学研究所,跟踪全球时尚潮流;还和合作伙伴在全球创建28个联合创新中心,根据当地消费者习惯和应用开发产品;市场方面,华为逐步在全球建立本地化营销团队,加强当地消费者需求调研。

  与德国徕卡的“强强联合”被华为视为深度推动技术创新、提升品牌知名度的范本。“未来的创新是联合创新,华为正在加大和产业链不同领域的企业进行联合创新,从而促进产业的快速革新,”揭锦锦说。

  亚洲:小米刷新“中国制造”形象

  恐怕只有印度的热浪才足以形容印度“米粉”的热情。2014年6月,小米正式进入印度市场,印度年轻人高举着绘有“米兔”形象的海报,排成长龙等待新品发售。在印度本土最大电商弗利普卡特公司进行的小米3手机“闪售”活动,第一次售罄用时39分钟,第二次仅用5秒。

  市场调查公司IDC的数据显示,小米现已成为印度第三大电商销售手机品牌。红米Note3手机在印度两个月就售出超过60万部。今年一季度印度可穿戴产品市场上,小米手环位列首位,占据了27.1%的市场份额。

  印度《展望》杂志撰文形容中国手机:“它们光滑、时髦,有工艺、价格低廉,它们是中国制造”;并指出,中国手机压低了印度手机市场的定价,使普通人更有能力购买手机。去年四季度,中国品牌已占据印度手机市场份额的22%。

  小米方面向新华社记者表示,印度电商市场的稳定增长是小米成功的因素之一;小米也专注产品本身,逐渐在“粉丝”中树立品牌形象,基于“粉丝”口碑,销量得以稳定增长。

  在韩国,小米小家电产品也成为市场宠儿。韩国最大购物网站Gmarket数据显示,小米产品夺得了该网站2015年手机移动电源和体重秤销量排行榜冠军,小米耳机也进入了耳机销售排行榜前十名。

  过去,韩国民众普遍认为“中国制造”廉价低质,现在小米产品却做到了物美价廉。“中国制造”带来高性价比商品的观念正在韩国消费者中扩散。

  非洲:太阳能缓解区域电荒

  在肯尼亚最大的贫民窟基贝拉贫民窟,中国制造的太阳能节能电灯照亮了居民卡玛乌的小屋。

  贫民窟经常断电,居民多用蜡烛照明。不久前,卡玛乌花了2000多先令(约合人民币130元)买了太阳能灯。“太阳能灯照明亮度更高,而且安全、方便,”他说。

  去年4月,35岁的中国人党鹏飞在肯尼亚创办了非洲阳光电子工程公司,成为“中肯半导体照明技术转移中心”试点项目,向肯尼亚转移中国的半导体、太阳能照明产品的装配、制造技术。自年初销售以来,家用太阳能照明设备已卖出近1000套。

  党鹏飞为公司规划了“三步走”战略:先做好家庭太阳能照明设备推广,然后打开市政太阳能照明系统市场,最后建立城市或周边乡村的太阳能发电站和电网,“将清洁能源输送到肯尼亚的千家万户”。

  数据显示,在撒哈拉以南非洲地区,仅有五分之一的人口没有用电困难。非洲巨大的电力缺口和得天独厚的日照条件,让中国光伏企业找到商机。过去中国对非出口产品以纺织品、日用百货等传统“刚需”产品为主,而近年来,采用创新技术的光伏产品出口正稳步增长。

  除了党鹏飞的初创企业,很多中国大型光伏企业已在非洲大陆“深耕”。无锡尚德太阳能电力有限公司2011年进入非洲市场,光伏项目装机集中在南非、肯尼亚、摩洛哥等国,平均规模大于欧美等成熟市场。

  全球环境基金气候变化专家戴维·罗杰斯说,中国投资对非洲实现清洁、可持续发电很有帮助,可帮助当地缓解电力短缺,非洲国家应当“移植”中国的技术和经验。


来源 : 新华社 发布时间 : 2023-05-24

声光微纳技术研究所首发两项激光装备成果

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近日,苏州市产业技术研究院声光微纳技术研究所(以下简称“声光微纳所”)在常熟滨江声谷科创产业园召开首发签约仪式——暨2023年项目论坛。作为声光微纳所成立以来的首次正式亮相,本次大会展示了团队过去在航空工业、氢能源等智能制造领域的工作成果,同时也为政界、商界、产业界、科研界、金融界等各界朋友搭建了一个科创成果转化、科研成果应用、科技综合赋能的交流与合作平台。

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活动期间,举行了相关设备首发和项目签约仪式。常熟市委常委、常熟经济技术开发区党工委副书记、管委会副主任陈国栋和声光微纳所所长徐红星院士共同为首发设备揭幕——多轴激光气膜加工一体机(GMU-800)。多轴激光气膜孔加工一体机(GMU-800)通过激光精密调控技术与专业的光学设计,结合精密运动控制算法、高精度加工定位技术与检测技术设计建立。设备致力于解决被国外技术“卡脖子”的民用大飞机发动机核心部件火焰筒气膜孔加工技术与工艺,也可以满足多种材料的激光切割、刻蚀及微孔加工。
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多轴激光气膜孔加工一体机
同时,研究所自主研发的设备——氢能源双极板焊接设备发布仪式也在现场举行。这款氢能源双极板激光焊接机主要用于氢燃料电池金属双极板的焊接,它采用超快激光焊接工艺,设备连续生产加工效率高,一次焊接合格率高。
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氢能源双极板焊接设备
此外,活动现场,声光微纳所与4个入所孵化团队签订孵化协议,将在超精密激光加工、光学麦克风与智能声象系统、新材料、高灵敏度光学智能细胞分析与病理诊断系统等细分赛道进行技术创新与成果转化。声光微纳所还与一批金融投资机构签订了战略合作协议,将在科创投行、资本赋能、成果转化、金融服务等领域进行合作。

来源 : 声光微纳所 发布时间 : 2023-05-24

第四届全国光辐射安全和激光设备标准化技术委员 (SAC/TC284)成立大会在济南召开

世界激光产业大会2023年5月6日至8日在济南召开,作为大会的协办单位全国光辐射安全和激光设备标准化技术委员会(SAC/TC284)于5月7日在济南凯宾斯基酒店召开第四届成立大会。此次成立大会是世界激光产业大会的平行会议之一,得到了济南市贸促会和中国光学光电子行业协会的鼎立支持。


中国机械工业联合会标准工作部主管领导王墨洋代表行业主管部门宣读了国家标准化管理委员会2022年第21号《关于批准全国电压电流等级和频率标准化技术委员会等27个技术标委会换届的公告》批文,批准了第四届全国光辐射安全和激光设备标准化技术委员会组成方案,并为第四届89名委员颁发了委员证书和委员单位牌匾。


第四届全国光辐射安全和激光设备标准化技术委员会主任委员由中国电子科技集团公司第十一研究所姜东升担任;副主任委员由解放军总医院顾瑛院士、中电科光电科技有限公司孙殿中、大族激光科技产业集团股份有限公司冯建国、武汉华工激光工程有限责任公司邓家科、浙江三色光电技术有限公司牟同升担任;秘书长由中国电子科技集团公司第十一研究所戚燕担任,副秘书长由北京泰瑞特检测技术服务有限责任公司刘志刚担任。


全国光辐射安全和激光设备标准化技术委员(SAC/TC284)秘书处承担单位是中国电子科技集团公司第十一研究所。第四届SAC/TC284聘请中国电子科技集团公司仲里总监、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所欧阳劲松所长、北京京仪光电技术研究所有限公司陆耀东教授级高工担任顾问。



图1:王墨洋主管为正副主任委员及代表和正副秘书长颁发委员证书



图2:王墨洋主管为正副主任委员及代表和正副秘书长颁发委员单位牌匾


会上表彰和颁发了第三届SAC/TC284(2017年至2022年)先进单位奖10个和先进个人奖15名,10个先进单位按照得分顺序分别是:中国电子科技集团公司第十一研究所、杭州浙大三色仪器有限公司、北京光电技术研究所、 浙江省医疗器械检验院、大族激光科技产业集团股份有限公司、武汉华工激光工程有限责任公司、北京工业大学激光工程研究院、中国计量科学研究院光学与激光计量科学研究所、深圳市计量质量检测研究院、国营第五三〇八厂。



图3:第三届主任委员仲里为10个先进单位颁发奖牌


15名先进个人按照得分顺序分别是:吴爱平、牟同升、孙殿中、陆耀东、戚燕、卢飞星、乔波、邓玉强、冯建国、徐涛、李晓华、唐前进、杨和逸、夏铭、唐霞辉。



图4:第三届主任委员仲里为15名先进个人颁发证书


姜东升主任委员做了第四届SAC/TC284主任委员工作报告,总结第三届工作的主要成绩,介绍了本届的重点工作:一、继续做好本会的组织建设和标准体系建设;二、全力完成标准制修订计划,增加标准的数量;三、加强标准制修订过程管理,强化培训和宣贯;四、积极参与国际标准化工作;五、积极做好国标委的TC考核评估准备工作。面对新时期、新任务、新挑战,姜主任勉励大家乘着学习党的“二十大”精神的东风,满怀必胜信念,共同做好全国光辐射安全和激光设备领域标准化工作,不辜负上级的要求,不辜负行业的期望。



图4:第四届全国光辐射安全和激光设备标准技术委员会委员合影


在完成预定议程后,第四届全国光辐射安全和激光设备标准技术委员会成立大会圆满结束。

5月8日济南市贸促会同SAC/TC284秘书处一起组织与会部分委员和行业专家到济南市大族超能激光科技有限公司、高新区智能装备城考察调研。



图5:与会部分委员和行业专家到济南大族超能考察调研



图6:与会部分委员和行业专家到济南市高新区智能装备城考察调研


第四届SAC/TC284的工作宗旨是遵守《中华人民共和国标准化法》,按照《全国专业标准化技术委员会管理办法》的要求开展工作。站在《国家标准化发展纲要》战略高度,贯彻和执行国家标准化政策和任务,将SAC/TC284建成公正、公平、公开的技术中介机构,充分反映各方面意见,体现国家利益;以标准规范化和国际化为目标,按照市场经济的规律办事,为企业服务,为客户服务,为政府服务。工作指导思想是:创新标准工作,协同服务行业。


全国光辐射安全和激光设备标准技术委员会

2023年5月19日供稿


发布时间 : 2023-05-20

把激光集成到芯片上的四种方法

光子集成电路,将一系列光电功能组合在一块芯片上,在日常生活中越来越常见。它们被用于连接数据中心服务器机架的高速光收发器,包括用于传输IEEE Spectrum网站的高速光收发器,用于保持自动驾驶汽车在轨道上的激光雷达,用于发现大气中的化学物质的光谱仪,以及许多其他应用。所有这些系统都变得越来越便宜,在某些情况下,通过使用制造技术制造大部分集成电路,在经济上已经变得可行。

  

已经能够在硅光子芯片上集成几乎所有重要的光学功能,包括调制和检测的基本功能,除了一项:发光。硅本身不能有效地做到这一点,所以由所谓的III-V材料制成的半导体,以其成分在周期表上的位置命名,通常用于制造单独封装的组件来发光。

  

如果你可以在你的设计中使用外部激光二极管,那就没有问题。但最近有几个因素促使工程师们将激光与硅光子学集成起来。例如,可能没有空间放置单独的光源。植入体内用于监测血糖水平的微型设备可能会面临这个问题。或者应用程序的成本可能需要更紧密的集成:当你可以在一块硅片上安装数百或数千个激光器时,你最终将获得比需要连接单独芯片更低的成本和更高的可靠性。

  

有很多方法可以实现激光和硅的这种更紧密的集成。在位于比利时的纳米电子研发中心 Imec 工作,我们目前正在推行四种基本策略:倒装芯片加工、微转移印刷、晶圆键合和单片集成。以下是关于这些方法如何工作、它们的可扩展性和成熟度水平以及它们的优缺点的指南。


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在倒装芯片键合中,激光芯片 [左] 被单独转移并键合到光子晶圆上。


1、倒装芯片集成

将激光器直接集成到硅晶圆上的一种直接方法是芯片封装技术,称为倒装芯片工艺,顾名思义。

  

芯片的电气连接在顶部,最上层的互连终止于金属焊盘。倒装芯片技术依赖于连接到这些焊盘上的焊球。然后将芯片翻转过来,使焊料与芯片封装上的相应焊盘对齐(或者在我们的例子中是另一个芯片上)。然后焊料熔化,将芯片粘合到封装上。

  

当试图将激光芯片键合到硅光子芯片时,这个概念是相似的,但更为严格。边缘发射激光器在晶圆上进行全面加工,切割成单独的芯片,并由供应商进行测试。然后使用高精度版本的倒装芯片工艺将单个激光芯片键合到目标硅光子晶圆上,一次一个激光芯片。困难的部分是确保边缘发射的激光输出与硅光子芯片的输入对齐。我们使用称为对接耦合的工艺,其中激光器放置在硅的凹陷部分,因此它横向邻接硅光子波导的蚀刻面。晶圆级硅光子工艺,以提高这一性能。它将机械对准基座和更精确蚀刻的对接耦合接口添加到硅芯片上,以实现优于几百纳米的垂直对准。使用这些技术,我们在 300 毫米硅光子晶圆上组装了某些激光设备。我们很高兴地看到,来自每个设备的 50 毫瓦激光中有多达 80% 被耦合到与其相连的硅光子芯片中。在最坏的情况下,整个晶圆上的耦合度仍然在 60% 左右。这些结果可与主动对准实现的耦合效率相媲美,主动对准是一个更耗时的过程,其中来自激光器本身的光用于引导对准过程。

  

倒装芯片方法的一个显着优势是配对芯片类型的简单性和灵活性。因为它们可以在现有的生产线上生产,附加工程有限,所以它们每个都可以从多个制造商处采购。而且,随着市场需求的增加,越来越多的供应商提供倒装芯片组装服务。另一方面,该过程的顺序性质——每个激光芯片都需要单独拾取和放置——是一个重大缺陷。从长远来看,它限制了制造吞吐量和大幅降低成本的潜力。这对于成本敏感的应用(如消费产品)以及每个芯片需要多个激光设备的系统尤为重要。


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使用倒装芯片方法的高精度版本将激光芯片连接到硅光子芯片上。


2、微转印


微转移印刷消除了对接耦合的一些对齐困难,同时还加快了组装过程。与倒装芯片工艺一样,发光器件生长在 III-V 族半导体基板上。但有一个很大的不同:III-V 晶圆没有被切割成单独的芯片。相反,晶圆上的激光器被底切,因此它们仅通过小系绳连接到源晶圆。然后用类似墨水印章的工具将这些设备一起捡起来,打破系绳。然后,印模将激光器与硅光子晶圆上的波导结构对齐,并将它们粘合在那里。

  

倒装芯片技术使用金属焊料凸点,而微转移印刷使用粘合剂,甚至可以仅靠分子键合,这依赖于两个平面之间的范德华力,将激光固定到位。此外,硅光子芯片中光源和波导之间的光学耦合通过不同的过程发生。该过程称为渐逝耦合,将激光器放置在硅波导结构的顶部,然后光“渗入”其中。虽然以这种方式传输的功率较少,但渐逝耦合比对接耦合要求的对准精度低。

  

具有更大的对齐容差使该技术能够一次传输数千个设备。因此,原则上它应该允许比倒装芯片处理更高的吞吐量,并且是要求在每单位面积上集成大量 III-V 族组件的应用的理想选择。

  

尽管转印是制造 microLED 显示器的既定工艺,例如许多增强现实和虚拟现实产品所需的显示器,但尚未准备好打印激光或光学放大器。但我们到了那里。


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在微转移印刷中,激光芯片 [红色矩形,左] 在其自己的晶圆上固定到位。邮票 [浅灰色] 一次拾取多个激光器并将它们放置在硅光子晶圆上。


3、晶圆键合

将发光元件与其硅光子学伙伴精确对齐是我们讨论的两种技术的关键步骤。但是有一种技术,一种称为 III-V 族硅晶圆键合的技术,找到了解决方法。该方案不是将已构建的激光器(或其他发光组件)转移到经过处理的硅晶片,而是将 III-V 族半导体的空白芯片(甚至小晶片)粘合到该硅晶片。然后,您可以在已有相应硅波导的地方构建所需的激光设备。

  

在转移的材料中,我们只对结晶 III-V 材料的薄层感兴趣,称为外延层。因此,在与硅晶圆键合后,其余材料将被去除。可以使用标准光刻和晶圆级工艺在与底层硅波导对齐的外延层中制造激光二极管。然后蚀刻掉任何不需要的 III-V 材料。

  

III-V 族与硅晶圆键合的一个缺点是您需要大量投资来建立一条生产线,该生产线可以使用用于制造 200 毫米或 300 毫米的硅晶圆的工具来处理 III-V 族工艺步骤毫米直径。这种工具与激光二极管铸造厂中使用的工具非常不同,后者的典型晶圆直径要小得多。


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在芯片到晶圆键合中,III-V 族半导体 [粉红色] 的空白片被键合到已经处理过的光子晶圆上。III-V 族材料在波导上方加工成激光器。然后蚀刻掉其余的 III-V 材料。


4、单片集成

将所涉及的两种不同材料结合起来的理想方法是直接在硅上生长 III-V 族半导体,这种方法称为单片集成。这将消除任何粘合或对齐的需要,并且将减少浪费的 III-V 材料的数量。但要使这种策略切实可行,必须克服许多技术障碍。因此,Imec 和其他地方继续朝着这个目标进行研究。

  

该研究的主要目的是创造具有低缺陷密度的结晶 III-V 材料。根本问题在于,硅中原子的晶格间距与感兴趣的 III-V 族半导体中原子的晶格间距之间存在相当大的不匹配——超过 4%。

  

由于这种晶格失配,在硅上生长的每个 III-V 层都会产生应变。仅添加几纳米的 III-V 薄膜后,晶体中就会出现缺陷,从而释放累积的应变。这些“失配”缺陷沿着穿透整个 III-V 层的线形成。这些缺陷包括开路晶体键线和局部晶体畸变,这两者都会严重降低光电器件的性能。

  

为防止这些缺陷破坏激光器,必须将它们限制在远离设备的地方。这样做通常涉及铺设一层几微米厚的 III-V 材料,在下面的失配缺陷和上面的无应变区域之间形成一个巨大的缓冲区,激光设备可以在那里制造。加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校的研究人员报告了使用这种方法取得的出色进展,展示了具有可靠寿命的高效砷化镓基量子点激光器。

  

然而,这些实验只是在小规模上进行的。将该技术扩展到工业中使用的 200 或 300 毫米晶圆将很困难。添加厚缓冲层可能会导致各种机械问题,例如 III-V 薄膜内部出现裂纹或晶圆弯曲。此外,由于有源器件位于如此厚的缓冲层之上,因此很难将光耦合到硅基板中的下方波导。

  

NRE 使用一种称为纵横比陷印的现象将缺陷限制在小区域。它首先在二氧化硅绝缘体层内形成又窄又深的沟槽。在沟槽底部,也就是绝缘体与硅接触的地方,一条凹槽切入硅中,使空隙的横截面呈箭头形。然后在沟槽内生长一层薄薄的 III-V 族晶体,应变引起的失配缺陷被有效地捕获在沟槽侧壁,防止这些缺陷线穿透得更远。填充沟槽后,继续生长以在沟槽上方形成更大的 III-V 族材料纳米脊。该纳米级脊中的材料完全没有缺陷,因此可用于激光设备。


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Nanoridge engineering 在硅中特殊形状的沟槽中生长适用于激光的半导体。沟槽的形状将缺陷 [插图] 置于激光器构造区域的下方。


硅激光器的前景

  

相对适中的安装成本和倒装芯片激光器组件的准备就绪将使近期产品成为可能,并且对于每个光子 IC 只需要一个或几个激光器的应用特别有吸引力,例如数据中心使用的光收发器。此外,这种方法固有的灵活性使其对需要非标准激光波长或不常见的光子技术的应用具有吸引力。

  

对于每个光子 IC 需要多个激光器或放大器的大批量应用,转移印刷和芯片到晶圆键合提供更高的制造吞吐量、更小的耦合损耗,并有可能进一步降低成本。因为这里的设置成本要高得多,所以适合这些技术的应用程序必须有很大的市场。

  

最后,上的直接 III-V 族外延,例如 NRE 技术,代表了激光集成的最高水平。但我们和其他研究人员必须在材料质量和晶圆级集成方面取得进一步进展,才能释放其潜力。




来源 : 祺芯半导体 发布时间 : 2023-05-17

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