一、技術(shù)原理與核心優(yōu)勢

 

PWB的技術(shù)基礎(chǔ)是雙光子聚合三維直寫光刻。飛秒激光脈沖被緊聚焦在液態(tài)光敏樹脂中，在焦點體積內(nèi)激發(fā)雙光子吸收，引發(fā)聚合反應(yīng)固化材料。通過精確控制激光焦點的三維掃描路徑，可在不同光子芯片之間“打印”出自由形態(tài)的單模波導(dǎo)。

 

PWB的核心優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個方面。首先是對準容差的大幅提升——PWB波導(dǎo)可補償芯片貼裝過程中高達±30微米的位置偏差，使被動貼裝成為可能，無需對波導(dǎo)進行主動對準。其次是耦合效率——優(yōu)化的自由曲面波導(dǎo)幾何結(jié)構(gòu)在C波段可實現(xiàn)每個耦合界面低于2分貝的插入損耗。第三是平臺兼容性——PWB支持不同材料平臺光子芯片的混合集成，包括磷化銦、絕緣體上硅、氮化硅、鈮酸鋰和玻璃等。第四是自動化量產(chǎn)潛力——PWB將光纖與芯片之間復(fù)雜的空間對準轉(zhuǎn)化為“波導(dǎo)內(nèi)有線連接”，可實現(xiàn)高密度封裝和自動化量產(chǎn)。

 

二、應(yīng)用場景

 

PWB技術(shù)在多個光互連場景中展現(xiàn)出應(yīng)用價值。在芯片到芯片互連中，PWB波導(dǎo)可連接位于不同芯片上的納米光子電路。在激光器到芯片耦合中，PWB可將半導(dǎo)體激光器的出光口與硅光芯片的入光口直接相連。在芯片到光纖耦合中，PWB可將硅光芯片的出光口與單模光纖相連。該方案避免了傳統(tǒng)方案中耗時較多的主動對準調(diào)節(jié)，節(jié)省了光束整形所需的透鏡等分立元件，制備流程相對簡捷。

 

在面向AI光互聯(lián)的應(yīng)用中，PWB與玻璃通孔技術(shù)被視為協(xié)同突破的兩項核心工藝。PWB技術(shù)已通過Telcordia系列環(huán)境測試，并在哈佛大學(xué)、住友電工等機構(gòu)得到驗證應(yīng)用。

 

三、技術(shù)局限與發(fā)展方向

 

PWB技術(shù)的局限性主要體現(xiàn)在材料體系上——當(dāng)前主要采用聚合物材料，其長期穩(wěn)定性和溫度特性與無機材料存在差異。此外，PWB波導(dǎo)的傳輸損耗和偏振相關(guān)損耗仍需進一步優(yōu)化。隨著光子集成度的持續(xù)提升，PWB有望在光電共封和光輸入/輸出等方案中發(fā)揮日益重要的作用