DustPhotonics公司的L3C技术

硅光的光耦合损耗在链路损耗中占据了很大的比例，每家公司也是各显神通，通过不同的方法来降低耦合损耗。这篇笔记介绍下DustPhotonics的激光器与硅光芯片耦合方案，供大家参考。

首先简单介绍下DustPhotonics公司，其成立于2017年，是一家以色列硅光芯片设计公司。目前已累计融资9600万美金，其在今年9月底发布业界首款商用1.6T硅光光引擎。DustPhotonics的L3C技术，其全称为Low Loss Laser Coupling, 即低损耗激光器耦合技术。小豆芽检索了DustPhotonics公司的相关专利，简单整理下。

DustPhotonics在PIC芯片和激光器芯片上分别设计用于耦合对准的辅助波导，当这两个波导对准后，DFB输出端口与PIC芯片的光口也相应地完成对准，其配置如下图所示。

（图片来自文献1）

外置激光器12发出的光，首先经过分束器16，再通过光纤传递到光栅耦合器22。光束进入到PIC芯片中之后，进入到对准波导24中。当激光器芯片和PIC芯片的位置对准后，光从对准波导24进入到激光器芯片中的对准波导32中，32波导末端有基于Bragg光栅的反射镜，光沿着原路返回，最终在14处的探测器被检测到。基于14处的光强反馈，动态调整激光器和PIC芯片的相对位置，完成精细的对准过程。在对准过程中，激光器芯片不需要上电，不处于工作状态。

PIC芯片与激光器芯片中的对准波导设计如下图所示。在两颗芯片上分别有三根对齐的光波导，其中中间波导是bus波导25，激光器波导35发出的光会通过该波导进入到后续的系统光路中，而上下的两根波导24/27和32/37作为辅助的定位对准波导。当上下波导通过图1中的链路反馈控制对齐后，激光波导也就完成了对准。波导32/37中通过Bragg光栅实现反射，也可以是loopback的波导结构。

（图片来自文献2）

DustPhotonics采用的是TowerJazz的硅光平台，其在deep trench区域可以加工出放置DFB激光器的机械结构以及导电的金属结构，如下图所示。714为四个机械支撑的小柱子，712为金属导电层，716为波导结构，717为避免激光器与PIC端面接触的机械bump。

（图片来自文献1）

DustPhotonics在最新的一篇专利中展示了另外一种激光器对准方案，如下图所示。与第一种方案相比，该方案采用了WSC器件(wavelength selective coupler)。片外的辅助光源13首先耦合到PIC芯片中，通过第一个分束器18，并传递到WSC处，通过20c端口输出到片外，30为index matching layer, 41为抗反射膜层。当激光器中的波导44与PIC位置对准后，同样利用激光器芯片中的反射结构，使得辅助光沿原路返回，并进入到片外的探测器12中。通过探测器处的信号，反馈控制激光器和PIC芯片的相对位置，达到芯片对准的目的。

(图片来自文献2)

以上是收集到的DustPhotonics两篇相关专利的简单介绍。DustPhotonics的主要思想是利用激光器中的反射结构，借助PIC中的光路，使得从PIC片外输出的光信号进入到激光器芯片再反射回探测器中，根据反射回的光强调整PIC芯片与激光器芯片的相对位置，完成对准。在对准过程中，激光器芯片不需要处于工作状态。激光器的贴片过程可以在PIC晶圆上完成，而不像传统方案中芯片级的对准。小豆芽没有找到DustPhotonics激光器耦合损耗的具体数值。 文章中如果有任何错误和不严谨之处，还望大家不吝指出，欢迎大家留言讨论。

参考文献： 1. Y. Chetrit, "Method and device for aligning a laser and a waveguide",   US20210234339A1

2. Y. Chetrit and I. Weiss, "Alignment of a laser chip and anotehr chip using a selective coupler", US20240266803A1