人工智能、高性能计算和下一代数据中心正在将带宽需求推向前所未有的高度。因此，硅光子学（SiPh）在光收发器、光子集成电路（PIC）以及新兴的共封装光学（CPO）架构中正发挥着越来越重要的作用。
但随着光子器件日益精密复杂，其测试难度也随之增加。工程师需要精确地定位光学探针、实现高效的光耦合，并生成可信赖的测量数据。无论是在实验室中对新器件进行表征，还是为量产做准备，他们都需要确保测量可重复并获得一致的结果。
FormFactor Pharos™ 光学探针系列正是为解决这些挑战而设计。Pharos 提供适用于边缘耦合和表面耦合应用的解决方案，将先进的微光学技术、专利对准技术和自动校准功能相结合，从而简化光学测试，并实现一致、可重复的测量。
为什么共封装光学元件的测试如此具有挑战性？
共封装光学正逐渐成为一项重要技术，用以应对人工智能和高性能计算对带宽与功耗的需求。
通过将光学连接移至更靠近计算器件的位置，CPO 架构可以缩短电信号必须传输的距离，并开辟通往更高带宽、更高能效系统的路径。但将光学与电子器件拉得更近，也带来了新的测试挑战。
可靠的表征依赖于将光稳定一致地耦合进和耦合出日益复杂的光子器件。即使是探针位置或对准的微小变化，也可能影响耦合效率并影响测量本身。
对工程师而言，挑战不仅仅是一次实现良好的耦合。他们需要让这种性能在一次次测试之间、一个个器件之间，以及不同操作人员之间都能复现。
Pharos 光学探针系列通过精确的光学对准和低损耗光耦合来应对这一挑战。通过减少测试设置中的可变性，工程师可以更有信心地确认数据变化来自被测器件，而非探针对准的差异。
认识 Pharos™ 光学探针系列
不同的光子器件需要不同的光耦合方法。Pharos 系列包含四种探针配置，旨在满足从边缘耦合到表面耦合的一系列应用需求。
• Pharos ECS（边缘耦合短型）
Pharos ECS 专为窄而浅的沟槽应用而设计，这类应用需要高效的边缘耦合和低损耗光学性能。
• Pharos ECL（边缘耦合长型）
Pharos ECL 为 V 形槽和裸片级测试应用提供了所需的额外光学触及范围，同时支持精确的边缘耦合。
• Pharos SCS（表面耦合短型）
Pharos SCS 专为光栅耦合器和垂直发射器件而设计，支持对精确定位和可重复性要求极高的表面耦合测量。
• Pharos SCL（表面耦合长型）
Pharos SCL 专为光束扩展器和共封装光学接口而设计，支持先进光子器件和新兴光学封装架构。
这四种配置共同覆盖了广泛的硅光子学应用，包括边缘耦合波导、光收发器、光子集成电路（PIC）、光栅耦合器以及共封装光学接口。
一致的光学数据始于精确对准
对准是光学测试中最重要的变量之一，在测试边缘耦合器件时尤其如此。即使是微小的位置差异，也可能改变耦合效率并影响测量结果。
手动对准还可能耗费时间，并在很大程度上依赖操作人员的经验。这在器件开发早期或许尚可应对，但随着测试扩展到更多器件和更高产量的环境，它就会成为更大的挑战。
FormFactor 通过将专利光学基准技术直接集成到 Pharos 光纤阵列单元中来应对这一挑战。该基准为快速、精确的探针定位提供了参考，且只需极少的人工干预。
对于使用边缘耦合器件的工程师而言，这可以简化设置，并减少建立光学对准所需的手动调整。同样重要的是，它能帮助工程师在一次又一次测量中复现该对准。
这种一致性使得跨器件、晶圆、测试批次和操作人员比较测量结果变得更加容易。工程师可以花更少时间质疑测试设置，而将更多时间用于理解数据所揭示的器件信息。
为可重复性而设计的探针
可重复的测量不仅仅取决于在器件上的精确定位。光学探针本身的特性同样重要。
Pharos 光学探针对关键光学参数进行主动检测和测量，包括通道间距、角度偏差和模场直径。这有助于控制那些可能影响光耦合和测量一致性的特性。
这些探针还可以围绕被测器件的需求进行定制。可配置的参数包括：
• 光纤配置
• 通道间距
• 波长
• 模场直径
• 发射角度
这种灵活性使工程师能够更好地将光学接口与应用相匹配，而不是试图让每个器件都适用同一种探针配置。
随着新型 PIC 和光学接口的开发，这一点变得尤为有用。硅光子学架构持续演变，测试硬件需要适应新的器件几何结构和耦合方式，同时仍能产生可重复的测量结果。
自动化光学探针对准与校准
随着被测器件数量的增加，反复手动对准光学探针很快就会变得耗时。
手动对准还可能因操作人员或测试批次不同而引入差异。将更多流程自动化有助于建立更一致的工作流程，并减少所需的手动设置工作量。
Pharos 光学探针可与 FormFactor 的 SiPh-Tools 4.0 软件集成，包括其用于自动校准和对准的 AutoCal 功能。
减少手动调整可以简化设置，并有助于在重复测试中保持一致的测量结果。当工程师需要对多个器件进行表征或在更大的测试样本中比较数据时，这一点尤为有价值。
工程师花在重建和重新对准光学设置上的时间越少，就能有越多时间用于分析器件性能。
从硅光子学开发到共封装光学
随着器件在开发过程中不断推进，光学测试需求可能会发生显著变化。表征新型光子设计的研究团队可能需要灵活性以及对光学接口的精确控制。之后，当设计更接近量产时，工程师可能需要在更多器件上重复这些测量。共封装光学则带来了另一项挑战，因为光学接口与先进电子封装的集成变得更加紧密。
在每种情况下，可靠的测量数据都始于与器件之间稳定且可重复的光学连接。
凭借适用于边缘耦合和表面耦合器件的多种配置，Pharos 系列为工程师提供了应对这些不同测试需求的选择。精确对准、可定制的光学参数和自动校准，可以帮助团队从早期器件表征迈向更具可重复性的硅光子学测试。
构建更具可重复性的硅光子学测试工作流程
随着人工智能、高性能计算和数据中心应用持续推动硅光子学的发展，光学测试也必须跟上步伐。
挑战不仅仅在于将光耦合进和耦合出光子器件。工程师需要准确且可重复地完成这一过程，而无需怀疑结果的变化究竟来自器件还是测试设置。
Pharos™ 光学探针系列结合了低损耗光耦合、专利基准技术、可定制的探针配置和自动校准，帮助工程师构建更一致的光学测试工作流程。
从边缘耦合波导和光栅耦合器，到光子集成电路（PIC）以及新兴的共封装光学接口，Pharos 帮助工程师生成可重复的测量数据，从而更好地理解器件性能，并就下一步方向做出明智决策。
常见问题——硅光子学光学探测
光学探针在硅光子学测试中有什么用途？
光学探针提供在表征和测试期间将光耦合进或耦合出光子器件所需的光学连接。精确的探针定位和耦合非常重要，因为即使是微小的对准变化也可能影响光学测量。
边缘耦合和表面耦合有什么区别？
边缘耦合通过光子器件边缘处的光学接口传输光。表面耦合通常使用光栅耦合器等结构，通过器件表面耦合光。每种方式都需要不同的探针几何结构和对准技术。
为什么可重复性在硅光子学测试中很重要？
可重复的测量使工程师能够自信地跨器件、晶圆、测试批次和操作人员比较结果。减少由探针对准引起的可变性，也使得判断数据差异是否来自器件本身变得更加容易。
Pharos 光学探针系列如何提高对准可重复性？
Pharos 采用集成在光纤阵列单元中的 FormFactor 专利光学基准技术。该基准为精确的探针定位提供参考，有助于减少手动对准工作量和测量之间的可变性。
哪款 Pharos 探针专为共封装光学测试而设计？
Pharos SCL 专为表面耦合应用而设计，包括光束扩展器和共封装光学接口。其他 Pharos 配置则支持额外的边缘耦合和表面耦合需求。
Pharos 光学探针能否针对不同光子器件进行定制？
可以。Pharos 探针可根据器件特定需求进行配置，包括光纤配置、通道间距、波长、模场直径和发射角度。
光学探针对准能否实现自动化？
可以。Pharos 与 FormFactor 的 SiPh-Tools 4.0 软件及其 AutoCal 功能集成，以支持自动校准和对准。这减少了手动设置，并有助于提高重复测量的一致性。
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