CompoundTeK和STAR Technologies联合开发出先进的硅光子晶圆测试仪

近日，新兴硅光子(SiPh)解决方案的全球制造服务商CompoundTek Pte Ltd (CompoundTek)和领先的半导体测试解决方案供应商之一思达科技(STAR Technologies)宣布，他们已成功开发了具有自动光纤阵列块边缘耦合的突破性硅光子(SiPh)晶圆测试解决方案。

这一突破将有助于解决SiPh产品公司和制造商在最终应用中能够根据光如何耦合到 SiPh产品来测试晶圆的需求，从而扩大晶圆测试的测试覆盖能力。这可能是唯一一款能够将光纤阵列边缘耦合到沟槽宽度小于100μm的SiPh IC的SiPh测试仪，且同时具有高重复性和高效率。

使用垂直光栅耦合器测试芯片会影响晶圆测试的测试覆盖率，因为测试条件与现场使用的条件不同。此外，设计人员必须在主芯片中为垂直光栅耦合器及其测试结构分配空间，从而增加了芯片尺寸，同时降低了每个晶圆的总芯片。完全跳过晶圆测试将推高产品的总体成本，因为在与其他裸片组装之前无法识别SiPh已知的良好裸片，如果组装有缺陷的SiPh，则会导致总体成本高昂和材料浪费。

今天的SiPh技术不仅用于取代传统的电气互连，还被广泛地应用于激光雷达、量子计算和生物传感等领域。由于大多数产品使用边缘耦合器将光耦合到芯片内外，因此芯片上光学元件的集成在SiPh器件的晶圆级测试中面临新的工程和大批量制造挑战。为了应对边缘耦合器的挑战，大多数产品公司要么在晶圆测试期间使用垂直光栅耦合器，要么选择跳过晶圆测试，仅在SiPh测试组装和封装后进行测试。

CompoundTek和STAR Technologie使这项技术能够非常精确地定位光纤阵列块，在通常小于100μm宽的狭窄沟槽中，精度和可重复性低至0.1μm。测试光纤可以将光以大约90°偏转到具有低光功率插入损耗和极低的光反射边缘耦合器中。这是通过正在申请专利的光纤对准测试套件和模式识别软件实现的，该软件适用于所有 SiPh设备，用于光学和电光测试。

STAR的首席执行官兼创始人Choon Leong博士说：“联合开发的测试仪成功解决了晶圆级高效边缘耦合测试所需的技术挑战，将设置和对准测试时间减少了50%，同时测试系统成本比市场上其他产品低40%。此次合作标志着SiPh测试的一个新里程碑，成功满足了市场当前和未来对可靠且具有成本效益的垂直和边缘耦合测试系统的需求，特别是对于大容量测试。”

SiPh形式的技术转变展示了在速度、功率效率和密度方面取得可衡量收益的潜力。SiPh革命的第一波浪潮即将席卷全球的数据中心，其光学互连打破了铜线设置的障碍。与此同时，SiPh收发器的开发导致对具有成本效益的晶圆测试解决方案的需求增加，使该行业能够提高晶圆级的质量控制覆盖率，从而有可能降低封装后故障导致的产品成本。

来源: CompoundTeK

提高光功率彻底改变了通信和自动驾驶仪

掺铒光纤放大器(EDFAs)是一种可以为光纤中的光信号功率提供增益的器件，常用于长距离通信光缆和光纤激光器中。EDFAs发明于20世纪80年代，可以说是最重要的发明之一，它深刻地影响了我们的信息社会，使信号能够穿越大西洋，取代电子中继器。

光放大技术几乎见于所有激光应用领域，从光纤传感和频率计量，到包括激光加工和激光雷达在内的工业应用。今天，基于稀土离子的光学放大器已成为制造光学频率梳（2005年诺贝尔物理学奖）的主力，用于制造世界上最精确的原子钟。 

在光子集成电路中利用稀土离子实现光放大，可以实现集成光子的转换。早在20世纪90年代，贝尔实验室就开始研究掺铒波导放大器(EDWAs)，但最终并未成功，因为它们的增益和输出功率无法与基于光纤的放大器相匹配，而其制造又不能与当代的光子集成制造技术相匹配。

现在，在Tobias J. Kippenberg教授的带领下，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员已经建立了一种基于氮化硅(Si3N4)光子集成电路的EDWA，长度达半米，尺寸为毫米级，可产生超过145 WM的输出功率，并提供超过30 dB的小信号净增益，在连续运行的通信波段中可转换为1000倍以上的放大。该性能可与商业高端EDFAs以及硅光子学中最先进的异质集成III-V半导体放大器相媲美。

这一突破标志着稀土离子作为集成光子学中可行的增益介质的复兴，因为EDWAs的应用几乎是无限的，从用于自动驾驶的光通信和激光雷达，到用于大型量子网络的量子传感和存储。有望引发涵盖更多稀土离子的后续研究，提供从可见光到红外光的光学增益，甚至更高的输出功率。

来源：Nanowerk

基于测量金刚石的量子传感

筑波大学的科学家们展示了如何使用超快光谱来提高量子传感器的时间分辨率。通过测量金刚石晶格内相干自旋的方向，可以在很短的时间内测量磁场。这项工作可能有助于推进超高精度测量领域——量子计量，以及基于电子自旋运行的“自旋电子”量子计算机。

量子传感通过纳米级分辨率为精确监测温度、磁场和电场提供了可能。通过观察这些特性是如何影响传感分子内的能级差，纳米技术和量子计算领域中的一些新方法变得可行。

然而，由于发光寿命有限，传统量子传感方法的时间分辨率被限制在微秒范围内，需要一种新方法来帮助改进量子传感。

现在，由筑波大学领导的一组研究人员开发了一种在著名的量子传感系统中实施磁场测量的新方法。

氮空位(NV)中心是金刚石中的特定缺陷，其中两个相邻的碳原子已被一个氮原子和一个空位取代，可以使用光脉冲读取或连贯地操纵该位置的额外电子的自旋状态。

“例如，即使在室温下，带负电的NV自旋态也可以通过全光学读出系统作为量子磁力计，”第一作者Ryosuke Sakurai说。该团队使用“逆科顿-穆顿效应”效应来测试他们的方法。

当横向磁场产生双折射时，会发生正常的科顿-穆顿效应，双折射可以将线偏振光变为椭圆偏振。在这个实验中，科学家们做了相反的事情，并使用不同偏振的光来产生微小的受控局部磁场。

“通过非线性光磁量子传感，可以在测量具有高空间和时间分辨率的先进材料中的局部磁场或自旋电流，”日本高级科学研究所的资深作者Muneaki Hase 和他的同事Toshu An说。

该团队希望这项工作将有助于实现敏感自旋态的量子自旋电子计算机，而不仅仅是像当前计算机那样的电荷。该研究还可能使新的实验能够在实际的设备操作条件下观察磁场的动态变化，甚至是单次自旋。

来源：Nanowerk

新的成像方法使微型机器人在体内可见

德国马克斯普朗克ETH学习系统中心(Max Planck ETH Centre for Learning Systems)的研究人员开发了一种成像技术，该技术首次用于在生物体中以高分辨率单独识别细胞大小的微型机器人。

研究人员认为，循环系统可能是微型机器人的理想输送途径，它可以到达身体的所有器官和组织，所以微型机器人不能比最小的血管大，而人类毛细血管平均直径仅为8μm。研究小组开发了一种非侵入性成像技术，首次实现在小鼠脑血管中实时清晰地检测和跟踪小至5μm的微型机器人。

使用一种专用的光声断层扫描技术，以高分辨率，实时逐个地检测微型机器人。这种独特的成像方法可以检测身体和大脑深处以及难以到达区域中的微型机器人，这是光学显微镜或任何其他成像技术无法实现的。

在光声学中，光首先被相应的组织发射和吸收，然后，吸收会产生微小的超声波，检测和分析这些超声波，从而产生高分辨率的体积图像。

为使微型机器人在图像中高度可见，研究人员需要一种合适的对比材料。研究过程中，他们使用带有 Janus 型涂层的球形二氧化硅颗粒微型机器人。这种类型的机器人设计非常坚固，适合执行复杂的医疗任务。它以罗马神Janus命名，Janus有两张脸，而该机器人球体的两半涂有不同的涂层。

在这项研究中，研究人员将机器人的一半涂上镍，另一半涂上黄金，以便使用新的光声成像技术进行单独检测。黄金提供了合适的对比度，并将镍涂层的细胞毒性效应降至最低。如果将来微型机器人要在活体动物或人类身上工作，它们必须具有生物相容性和无毒性，这些内容也包含在正在进行的研究中。

除了黄金，研究人员还测试了纳米脂质体的小气泡的使用情况，这种小气泡中含有一种荧光绿色染料，也可用作对比剂。脂质体还具有可以装载强效药物的优势，这对未来靶向药物递送输送方法研究具有重要意义。

镍被用作磁驱动介质和简单的永磁体来拉动机器人。在后续研究中，工作人员希望使用旋转磁场通过更复杂的操作来测试光声成像，以保证即使在强流动的血液中也能精确控制和移动微型机器人的能力。 

来源：ASM International