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INP和III-V化合物
III-V半导体材料组的生长特性与硅具有相似的生长特性，该特性在微电子学中已良好。III-V半导体材料是在单晶半导体底物上的外延生长的。主要区别在于光电特性中，大多数III-V半导体具有直接的带隙，这是制造有效激光器和光学放大器的先决条件，缺少属性硅。此外，几个III-V半导体（例如GAAS和INP）具有比硅具有更好的电子性能，这使它们适合于高端RF插图。各种III-V半导体之间的关键差异是波长范围，它们支持光学功能，例如发光，放大，传输和检测光。对于GAA，这是在半导体激光器中应用的第一种III-V材料，操作窗口的范围为800-1100 nm，使其适用于短期通信。GAAS垂直腔表面发射激光器（VCSELS）是短距离（<几百米）通信的主要光源。用于INP及其第四纪化合物Ingaasp和Ingaalas，可以在INP底物上生长，操作窗口范围为1200-1700 nm，范围涵盖了在更长距离（O波段，C-Band，C-Band和l频段）高速通信的最重要波长。因此，这是长时间和中距离高速通信的首选材料。这使其成为在复杂图片中使用的首选材料，在复杂图片中，必须将广泛的功能集成到单个芯片中。光过滤器）。INP及其化合物Ingaasp和Ingaalas的另一个优点是，它们的光学特性（增益，透明度，吸收和检测以及电光调制效率）可以在晶圆中进行本地设计，同时保留在宽波长范围内优化性能的可能性。示例是连贯的发射器和接收器，更一般而言，需要将激光器和光学放大器与有效调节器和检测器集成在一起的任何电路，以及低损坏的被动光元素（例如，用于钝化和隔离的介电材料与用于硅微电子的介电材料非常相似。电气间连接的金属不同。黄金由于其良好的电气和机械性能而经常用于III-V半导体，而由于它具有扩散到硅非常有害的风险，因此它没有应用于硅上。另一方面，铝和铜很少用于III-V材料。特别是铜杂质在III-V材料中降解电和光学特性。晶片小于硅。对于GAAS 4“，6”和8英寸的直径可在市售。INP晶圆具有2英寸，3英寸和4英寸的直径，质量良好。 较大的6英寸晶片可用于研发目的，其蚀刻坑密度（EPD）稍大，在需求增加时将改善。INP晶圆具有2英寸，3英寸和4英寸的直径，质量良好。较大的6英寸晶片可用于研发目的，其蚀刻坑密度（EPD）稍大，在需求增加时将改善。
56GBPS CPO 硅光子收发器...
卫星串行链路用于更高的数据吞吐量和更高频率的电信有效载荷，这需要更多地使用机载计算机处理，因此光学互连成为卫星上数字有效载荷的首选解决方案。特别是，数据速率的增加加剧了与电气域互连相关的挑战，其中传输距离随着比特率的增加而显著缩短。这既限制了 ASIC 的 SerDes 通道的覆盖范围，也导致需要更复杂的调制格式和更多的 DSP，这两者都会导致功耗增加。光学互连还受益于重量减轻和对 EMI 的免疫力。到目前为止，卫星有效载荷的光学收发器一直专注于基于中板 VCSEL 的技术，第一代收发器的速度为 12.5 Gb/s 1 已在轨道上演示，第二代设备的目标是 25 Gb/s，预计将在下一步演示。然而，与地面数据中心的趋势类似，数据速率现在正在增加到对直接调制 VCSEL 具有挑战性的水平，而转向 O 波段和 C 波段更常见的通信波长也带来了许多优势。共封装光学器件 (CPO) 是地面数据中心应用的新兴标准，有机会为卫星有效载荷采用类似的架构。CPO 的目标是将光收发器集成到非常靠近功能性 ASIC/FPGA 的位置，从而能够使用功率较低的短距离 SerDes 并促进更高数据速率的传输，同时保持信号完整性并减轻 EMI 效应。通过 ESA 合同“ProtoBIX”，MBRYONICS 和 imec 正在开发一种基于硅光子的收发器，该收发器从头开始设计，用于部署在卫星有效载荷上。共封装方法采用单独的 Rx 和 Tx 光子集成电路 (PIC)，以实现电吸收调制器 (EAM) 和光电二极管 (PD) 的高性能。 EAM 的优势在于它们比环形调制器具有更大的光带宽，而且与基于环形谐振器的设计相比，它们不需要波长调谐。Tx 和 Rx PIC 在 imec 的 iSiPP200 平台上制造，而定制的抗辐射调制器驱动器则在 IHP SG13RH SiGe BiCMOS 工艺 2 上设计和制造。收发器使用 NRZ 调制时的数据速率为每通道 56 Gb/s。通过详细分析，NRZ 格式被选为最有前景的格式，因为它允许使用直接驱动概念，其中 ASIC/FPGA SerDes 驱动调制器驱动器并消除了 CDR 和重定时，同时也消除了对 DSP 的需求。此外，与 56 GBd NRZ 相比，28 GBd PAM4 所需的线性度会导致显著的功率损失。
（12）美国专利
US 11,016,119 B1 1 2 MONOLITHIC ATOMIC FORCE In view of the above problems , we proposed a novel class MICROSCOPY ACTIVE OPTICAL PROBE of probes for atomic force microscopy ( AFM active optical probe - AAOP ) by integrating a laser source and a photo CROSS REFERENCE TO RELATED detector monolithically into the AFM probe [ Actoprobe APPLICATIONS 5 2015 ] .AAOPS被设计为在召开AFM中使用，以通过包括本申请的索赔优先级和优先级来增强其功能，以上提到的仪器（NSOM，TERS，TERS，混合访问应用程序编号62 / 415,097于2016年10月31日提交，AFM）。 这些独特的光学探针的设计是根据整个披露，通过形式的传统AFM探针和参考。 10添加，同时提供有关纳米级样品的Opti cal特性的信息。 本发明概念的AAOP领域是基于单次结合二极管激光器和AFM探针的基础。 AAOP被设计为本发明与AFM显微镜和空腔探针有关的，即，AFM探针尖端是激光接近 - 场光学显微镜探针的一部分，尤其是15个腔。 AAOP由基于GAA的悬臂组成，其单片AFM活动光学探针能够执行安装在常规SI芯片上的AFM探针。 传统的AFM测量和光学成像，尽管在技术上可行，但纳米级的GAAS / SI杂交和光谱法。 硅，im和GAAS。 （DBR）镜子。62 / 415,097于2016年10月31日提交，AFM）。这些独特的光学探针的设计是根据整个披露，通过形式的传统AFM探针和参考。10添加，同时提供有关纳米级样品的Opti cal特性的信息。本发明概念的AAOP领域是基于单次结合二极管激光器和AFM探针的基础。AAOP被设计为本发明与AFM显微镜和空腔探针有关的，即，AFM探针尖端是激光接近 - 场光学显微镜探针的一部分，尤其是15个腔。AAOP由基于GAA的悬臂组成，其单片AFM活动光学探针能够执行安装在常规SI芯片上的AFM探针。传统的AFM测量和光学成像，尽管在技术上可行，但纳米级的GAAS / SI杂交和光谱法。硅，im和GAAS。（DBR）镜子。提出了严重的问题，可能会影响由于具有不同热膨胀常数的材料的粘结背景而产生的应变，即纳米级的光学表征当前需要NSOM（发明光学显微镜的接近 - 现场扫描摘要），TERS（TIP-增强的Raman Spectros副本）或Hybrid AFM（其中包括专门的FAR -FAR -FAR -FAR -FIEL -FIELD -FIELD 25本发明的对象都提供新型的光学显微镜）。class of probes for atomic force microscopy ( monolithic Attempts at integrating atomic force microscopy and AFM active optical probeML AAOP ) by integrating a optical techniques have already been made and several laser source and a photodetector monolithically into the products based on these schemes have found their way into AFM probe , based entirely on GaAs or similar lasing the market .可商购的，具有Inte-30材料的AFM尖端，从而避免使用有害的GAAS / SI杂化片状波导（空心尖端）。带有外部激光源[Celebrano 2009]。本发明构成了一种制造成本方法的方法，其固有的局限性就整体，集成的光学AFM探针而言。可以传递的最广泛的光学分辨率和光功率。用于原子力显微镜的使用的探针被制造得可实现高侧分辨率使用硅技术的接近磁场35的大小。此方法有限作为光学设备制造的基础。相比之下，ML AAOPS是孔需要减少的，因此导致完全由GAAS制造的指数，半导体材料的光电输出减少。具有最终分辨率和检测器功能的近距离显微镜的激光应用可以通过大约50 nm的外延生长来实现，但不适用于光学结构。边缘 - 发射激光二极管，轻度指南和EFFI光谱，由于功率输出较小。40个满足的光电探测器是通过对旨在更好地整合光区域（Epi-层）的活跃的其他方法来制造的，而AFM尖端是用源和AFM尖端制造的，通常涉及将特殊成长的GAAS外部外在过度层层附加到一个预先制动的光源（Edge Expriced semitter，vcse）的顶部（vcse vcse sepge a veriide a cert a py a veriide a cert a c。 AFM Cantilever探针（混合方法）[Bargiel Epi-激光结构的层。GAAS的选择是2006年，Kingsley 2008]或光源45的制造，直接在AFM尖端上直接在AFM尖端上建立的制造技术的基础[Heisig 2000a，Heisig，Heisig 2000b，nology，nology，允许时间和成本 - 有效的制造 - 有效的制造Hoshino Hoshino Hoshino 2008，Hoshino 2009，Hoshino 2009]。在这些情况下，探针的光学。本发明的实践很容易被探测到探针中。成本 - 有效地使它们负担得起，以实现本发明的说明性体现，即Tific社区。是在AFM尖端制造的激光波长[AN 2008]。杂种扩展到替代III -V半导体，例如INP，方法仅显示在研究实验室和GAP，GAP，GAS和GAN中起作用，以扩大可用的波长，很难想象如何将光学探针从UV到可见的和Mid -Midrared制造50个覆盖率。此外，在激光腔中常用的VCSEL由两种分布式bragg反射器定义，这种方法的光输出功率受到限制。第一个激光镜是标准的第一阶 - 另外，单个集成的光电视也具有dbr光栅（周期 / 2ng，其中h。< / div>光电探测器-55和NEF是仅GAAS波的有效折射率[AN 2008]不能解决指导的困难），该指标可确保将光源对齐在AFM尖端上的激光单个纵向模式，并进行要求。第二激光镜是降低检测器尺寸的第二个订单DBR，以实现位于悬臂末端的空间光栅（周期为n / neft）。IT分辨率直接与将用作用作折叠镜的要求矛盾，该镜子将光线（以获得高60 AVITY激光模式获得的最大可能的检测区域）垂直地进入Nansoscale上光学上的灵敏度水平的AFM尖端中。具有集成的LED光源和Pho-Ridge波导的AFM尖端顶部的特殊生长的GAA外延层层。尖端探头，光源（GAAS LED）被简单地粘在65本身上，是扮演悬臂芯片作用的总内反射棱镜。因此，激光产生的光已证明是todeTector [Sasaki 2000]，但是虽然将耦合到GAAS探针的表面模式（锥形光电探测器（锥形光电探测器）中）并转移到尖端顶点。这不足以满足需求 - 输出镜，第三镜，在激光腔中。高功率，单波长操作的精神。GAAS微型 - 棱镜将激光光引导到尖端顶点和