在光学耦合的技术路线选择上,行业长期存在一条核心矛盾:精度与效率,能否兼得?
有源耦合精度最高,但效率较低。其原理是给激光器加电,通过光电探测器实时反馈光功率,运动平台驱动器件进行微米至纳米级移动,寻找光功率最大值位置并锁定。这种方式可有效补偿制造和装配误差,适用于800G/1.6T硅光模块等高端场景,但单颗耦合耗时长、成本高。
无源耦合则依赖精密夹具与高精度机械结构实现元件固定,无需实时寻光,效率高、成本低,适合批量生产场景。随着800G及以上产品对耦合精度提升至0.05μm级,无源耦合的设备壁垒与价值量显著提升。中信证券研报指出,无源耦合的重要性正进一步加强,它能有效提高多通道耦合的工作效率。
混合耦合是两者的折中方案,也是当前头部厂商的主流选择。其思路是先无源粗定位,再有源精调,兼顾精度与效率。混合耦合已在400G/800G硅光芯片中实现量产应用,形成光栅耦合、端面耦合和混合耦合三种成熟技术路线并存的格局。端面耦合凭借高耦合效率、大带宽和偏振不敏感优势,是高速光模块的主流封装方案;光栅耦合则适合晶圆级并行快速测试。
主动对准正逐步成为高端光模块制造的重要技术路线。随着硅光芯片向高集成度、多通道发展,基于实时光功率反馈的主动对准正逐步替代依赖机械定位精度的被动对准。在具体设备实现层面,镭神技术在Lens耦合中采用螺旋找光方式,结合自研精密运动控制技术,实现信号汇聚和准直信号的同步运用,双Lens耦合效率控制在9-15分钟/颗。
来勒光电专注于高精度耦合封装系统、光电芯片测试系统、运动控制设备等产品。其双FA自动耦合系统可自动调整PCB板与FA的相对平行,同时进行TX端FA端面耦合以及RX端与FA的垂直耦合,并自动点胶固化,相较传统单FA耦合生产效率提升50%以上。其COB自动耦合系统适用于多模850nm波长的有源COB产品,如400G/800G SR4/SR8光模块,耦合效率小于60秒,支持一键操作和自动点胶固化。依托微纳级精密多轴运动平台和自研光学耦合算法,来勒光电产品已批量应用于400G/800G/1.6T高速光模块量产产线,客户覆盖光迅科技、度亘等头部企业。
技术路线的选择并非非此即彼。有源与无源并非简单替代关系,而是在不同速率、不同封装形态下形成互补。混合耦合把无源粗定位的效率优势与有源精调的精度优势结合起来,因而成为当前头部厂商的主流选择。面向400G/800G/1.6T乃至CPO/NPO的演进,设备厂商需要以兼容多种模式,回应精度、节拍与成本的多重约束。来勒光电等国产设备企业的持续迭代,正在为这一过渡提供可量产的装备基础。