博碩士論文 103232007 詳細資訊




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姓名 高璿智(Hsuan-Chih Kao)  查詢紙本館藏   畢業系所 照明與顯示科技研究所
論文名稱 以矽中介層架構設計用於 4通道 25 Gbps光連接模組之發射端光學次系統組裝
(Design of Transmitter Optical Sub-Assembly for 4-channel x 25-Gbps Optical Interconnect Module using Silicon Interposer Structure)
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摘要(中) 在本論文中,將提出以矽中介層架構設計用於4通道 × 25 Gbps光連接模組之發射端光學次組系統組裝。此模組的設計將以25 Gbps之傳輸速度為目標,提出相對應適用之高頻金屬傳輸線、光路設計和封裝技術。
本發射端次系統組裝,利用本實驗室濕蝕刻技術在矽基板上蝕刻出一可使光耦合之微型45度反射面溝槽。在光學平台尺寸設計上,並具有未來被動式對準高分子聚合物波導之功用。並再其反射面上蒸鍍一層金屬,使其對850 nm雷射光之反射率提高。並在此矽基光學平台上製程適用於25 Gbps之高頻傳輸線和錫金焊料,後段採用覆晶(Flip-chip)法將面射型雷射(VCSEL)封裝於此光學平台上。
此模組在光學特性上,其面射型雷射在-1 dB之光學準位的封裝誤差容忍度可達17 。在高頻特性上,單端式高頻傳輸線之反射損耗可維持在-20 dB以下、插入損耗則可在-0.4 dB以上之水準;差動式傳輸線在1 mm傳輸距離下也可達到反射損耗-20 dB以下、插入損耗-1 dB以上。並在眼圖量測中,其訊雜比(Signal Noise Ratio)可達到6.81 dB等級。
摘要(英) In this thesis, we proposed a design of transmitter optical sub-assembly for 4-channel x 25-Gbps optical interconnect module using silicon interposer structure. For the operating data rate of 25 Gbps, we design the applicable high frequency metal transmission lines, optical device and package technology.
In fabrication of this transmitter optical sub-assembly, the wet etching technology from our laboratory is used to etch a micro groove with optical-coupling 45-degree reflector on the silicon substrate. In the design of this silicon optical bench (SiOB), the polymer waveguide could be passive aligned by the groove. Then the metal layer coated on the reflector would increase the coupling efficiency for the laser with wavelength of 850 nm. After metal transmission lines and AuSn solder bumping are mounted on the SiOB, the vertical-cavity-surface-emitting-laser (VCSEL) would be packaged on the SiOB by flip-chip packaging technology.
The optical characteristic, -1 dB tolerance of optical level of VCSEL is . The high frequency electric characteristic, the single-ended transmission lines can keep the return loss below -20 dB and insertion loss of -0.4 dB above. For the 1mm-length differential transmission lines, the return loss also can be -20dB below and above -1 dB for insertion loss. The eye pattern of the transmitter optical sub-assembly, the signal to noise ratio (SNR) can achieve 6.81 dB level.
關鍵字(中) ★ 光連接模組
★ 矽中介層
關鍵字(英) ★ Optical Interconnect
★ silicon Interposer
論文目次 摘要 i
Abstract ii
目錄 iii
圖目錄 v
表目錄 viii
第一章 緒論 1
 1-1前言 1
 1-2研究動機 3
 1-3整合矽基光學平台之4 通道 × 25 Gbps光連接模組設計 8
第二章 矽基光學連結模發射端次組裝設計 9
 2-1高頻傳輸線設計原理 12
 2-2單端式高頻傳輸線之設計與模擬 14
 2-3差動式高頻傳輸線之設計與模擬 17
 2-4矽基光學平台與高分子聚合物波導尺寸設計 20
 2-5光學架構之系統光學訊號特性分析 23
第三章 光學連接發射模組製程與封裝 29
 3-1矽基光學平台之製程 29
 3-2高頻傳輸線之金屬製程 32
 3-3面射型雷射封裝製程 36
第四章 光連接模組之發射端高頻特性量測 38
 4-1單端式高頻傳輸線特性量測分析 38
 4-2差動式高頻傳輸線特性量測分析 40
 4-3光連接發射端模組眼圖之高頻特性量測分析 42
第五章 結論與未來展望 47
參考文獻 49
參考文獻 參考文獻
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[6] 楊凌岡,” 以矽光學平台為基礎之4通道 x 10 Gbps光學連結模組之發射端,”(國立中央大學光電科學研究所碩士論文,2010)
[7] 陳進達,” 以矽光學平台為基礎之4通道 x 10 Gbps光學連結模組之接收端”,(國立中央大學光電科學研究所碩士論文,2010)
[8] 林書玄,” 適用於20 Gbps矽基高頻傳輸線開發及其板對板光學連接模組之應用”,(國立中央大學光電科學研究所碩士論文,2013)
指導教授 伍茂仁、林祐生(Mount-Learn Wu Yo-Shen Lin) 審核日期 2016-7-26
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