CPO 与 NPO 光源的光学特性表征
人工智能基础设施和数据中心的数据流量持续增长，推动市场对更高带宽、更低功耗互连技术的需求。共封装光学（CPO）和近封装光学（NPO）将光引擎布置在更靠近专用集成电路（ASIC）的位置，甚至将其集成到 ASIC 中。缩短电气连接距离有助于降低功耗和延迟，同时支持更高的数据吞吐量。
VCSEL 阵列已广泛用作光数据通信的光源，而 microLED 阵列则是一种新兴技术路线。可靠的光学特性表征可帮助制造商识别单个发射器之间的差异、验证性能要求并评估阵列均匀性。Instrument Systems 提供从器件研发到晶圆级检测的测量解决方案，支持偏差识别、工艺优化和质量控制。
测量挑战：可靠表征日益复杂的发射器阵列
随着 VCSEL 和 microLED 阵列日益复杂，制造商不仅需要评估单个发射器的性能，还需要掌握整个阵列的工作特性。仅测量总光输出，可能无法发现光输出较弱或存在缺陷的发射器；而波长、偏振及光束特性的差异则可能影响光学耦合。关键挑战在于，如何从单个器件扩展至大型阵列乃至整片晶圆，可靠、高效地获取这些差异信息。
主要测量挑战包括：
- 检测光输出较弱或存在缺陷的发射器，以及阵列内的光功率差异
- 评估 VCSEL 的工作特性和效率，包括脉冲 LIV 测量
- 识别波长偏差及发射光谱的不均匀性
- 评估与光学耦合相关的近场、偏振及远场特性
- 高效开展晶圆检测，识别发光不均匀性，为良率优化提供依据
我们的解决方案：从研发到晶圆检测，深入分析单个发射器的性能
Instrument Systems 针对 VCSEL 和 microLED 光源的特点提供光学测量解决方案。通过结合空间分辨成像、光谱分析和光功率测量，系统能够识别仅进行阵列整体测量时可能被掩盖的性能差异。不同的系统配置可支持研发、生产测试和晶圆级检测等各个阶段的特性表征。
VCSEL 特性表征
应用于光互连的 VCSEL 阵列需要各发射器保持一致的性能，以支持高效光学耦合和可靠运行。光功率、发射波长、偏振状态或光束方向的差异，都可能影响光耦合进入光学系统的效率。识别单个发射器层面的差异，有助于工程师评估阵列均匀性并优化器件性能。
Instrument Systems 将 VTC 4000 近场测量系统, VTC 2400 远场测量系统，以及 光谱辐射计与 ISP 积分球相结合，对从单个发射器到完整阵列的 VCSEL 性能进行表征。这些测量可在研发和测试过程中提供光功率分布、光谱特性及光束特性等信息。
MicroLED 阵列特性表征
MicroLED 阵列是光互连领域一种新兴的光源技术。其发射器排列密集，因此需要进行空间分辨特性表征。光功率、波长和发射分布的差异可能影响阵列均匀性及光学耦合。识别这些差异有助于工程师评估单个发射器的性能，并判断 microLED 阵列是否适用于光通信。
LumiTop 成像测量系统与 CAS 光谱辐射计相结合，可提供具有空间分辨能力的光学及光谱测量。结合显微光学系统和基于测角仪的远场特性表征，这些解决方案有助于评估发射器均匀性及与光学耦合相关的发光特性。
自动化晶圆级检测
Instrument Systems 与 Rapitech 联合开发的 RTS 系统结合自动化晶圆处理、光谱辐射测量及成像测量技术，可用于整片 microLED 晶圆检测。
该系统支持快速、无损检测，帮助识别存在缺陷的发射器，并评估整片晶圆的波长、亮度和颜色均匀性。自动化缺陷分布图和测量数据可为工艺优化、质量控制及良率提升提供依据。
联系我们
需要识别单个发射器的性能差异，或评估晶圆级光源均匀性？欢迎联系 Instrument Systems，探讨适用于您 VCSEL 或 microLED 应用的测量配置。
1. 为什么光学特性表征对 CPO 和 NPO 光源很重要？
共封装光学（CPO）与近封装光学（NPO）将光引擎布置在靠近专用集成电路（ASIC）的位置，利用更短的电气连接支持高带宽数据传输。光学特性表征有助于验证 VCSEL 和 microLED 阵列等光源是否满足相关要求，从而支持可靠、低功耗的数据通信。这些测量为评估光源在光互连应用中的性能提供重要依据。
2. VCSEL 发射器之间的差异会如何影响光互连性能？
VCSEL 阵列中的各个发射器可能在光功率、波长或光束特性方面存在差异。这些差异可能影响光输出的一致性，并进一步影响各光通道的性能。通过 VTC 4000 进行空间分辨测量，可识别仅测量阵列总功率时无法发现的发射器级差异。
3. 哪些 VCSEL 测量与高效光学耦合相关？
光学耦合取决于光源的空间发射特性以及接收端光学系统。近场测量可提供单个发射器的特性信息；远场测量则用于表征角度辐射分布和光束发散角。VTC 4000 支持近场特性表征，VTC 2400 和测角仪系统可用于远场测量。测量结果有助于评估与光学耦合相关的光束特性。
4. 如何评估 VCSEL 光源的功率效率？
光功率–电流–电压（LIV）测量用于表征电输入与光输出之间的关系，帮助工程师评估 VCSEL 在不同驱动条件（包括脉冲工作模式）下的工作特性、阈值电流和效率。CAS 光谱辐射计与积分球的组合，可在 LIV 测试配置中支持光功率特性测量。
5. 光互连应用中的 microLED 阵列面临哪些测量挑战？
MicroLED 阵列由尺寸小、排列密集的发射器组成，各发射器的光输出及发光特性可能存在差异。对于光互连应用，相关测量包括发射器级光功率均匀性、波长特性和空间发射分布。配备显微光学系统的 LumiTop 成像测量系统与 CAS 光谱辐射计可支持 microLED 的空间分辨特性表征，测角仪系统则可用于评估远场发射特性。
6. 晶圆级检测如何支持光互连光源的开发？
晶圆级检测使制造商能够在单个器件分离和封装之前，评估其发光特性及均匀性。这有助于识别晶圆不同区域之间的差异，并为工艺优化和质量控制提供信息。Instrument Systems 与 Rapitech 联合开发的 RTS 整片晶圆 microLED 测试系统，将自动化晶圆处理、无损光学检测及缺陷分布图生成相结合。
