我們正處在一個由數據包裹的時代。
從人工智能,到5G高清視頻,再到萬物互聯的智能設備,海量信息如潮水般在全球范圍內奔涌。支撐這一切的,是一條看不見的超級高速公路——光通信網絡。它以光速貫通世界,是現代文明的神經網絡。然而,在這條信息動脈的背后,一場關于速度與精度的競賽正悄然上演。
01 光通信:數字世界的無形動脈
相比傳統的電通信,光通信擁有得天獨厚的優勢。
首先是巨大的傳輸帶寬。理論上,一根光纖的帶寬幾乎是無限的,通過波分復用(WDM)等技術,可以在一根光纖上同時傳輸數百甚至數千路信號,輕松實現T比特級的傳輸速率。其次是極低的傳輸損耗和高保真度,光信號在特制光纖中傳輸,衰減極小,能保證長距離傳輸后信息的完整性。
在5G、云計算、物聯網和人工智能等需求的強力驅動下,全球數據流量正呈指數級增長,光通信行業也因此迎來了發展機遇。
02 精密制勝:高速光通信的基石
光通信產業鏈分上中下游,上游主要是核心零部件環節包括光芯片、光組件、電芯片,中游包括光器件、光模塊和光通信設備,下游按應用場景分為電信市場和數通市場。
光芯片是光通信產業鏈的核心之一。
發射端通過激光器芯片進行電光轉換,將電信號轉換為光信號,經過光纖傳輸至接收端,接收端通過探測器芯片進行光電轉換,將光信號轉換為電信號。在光纖接入、4G/5G移動通信網絡和數據中心等網絡系統里,光芯片都是決定信息傳輸速度和網絡可靠性的關鍵。
精密運動控制平臺是貫穿光芯片制造全鏈條的“超精密之手”,其技術突破直接推動了光芯片集成度與性能的提升,同時可以顯著降低生產成本。
光芯片的核心結構通常需達到亞微米甚至納米級尺度,例如聯合微電子中心研發的硅光集成光纖陀螺收發芯片,其最小結構寬度僅為0.15微米(約頭發絲的1/660),并在0.2平方厘米的芯片上集成數十個光學器件。
除此之外,光纖耦合作為光芯片與光纖之間的納米級能量傳遞接口,其對準精度直接影響光傳輸效率——即將外部光纖與芯片上微小的光波導精確對齊,以實現光信號的高效傳入傳出。
這個過程如同在比發絲還細的通道上進行“穿針引線”,任何微小的位置偏差都可能導致信號的大幅衰減甚至全部丟失,最終影響整個通信系統的性能和可靠性。隨著光模塊向800G及更高速率演進,以及硅光技術帶來的通道數量劇增,對耦合對準的精度和效率要求已達到新高度。
精密運動控制平臺同樣在光纖耦合對準過程中發揮著不可替代的核心作用,其精度直接決定了光信號傳輸效率與器件性能。單模光纖的纖芯直徑通常僅5–10微米,要實現高效傳輸,端面位置偏差需控制在亞微米級(<1微米),角度偏差需小于0.1°。例如在激光器與單模光纖的耦合封裝中,若存在1微米的橫向偏移,傳輸效率可能下降10%左右;而偏移達到2微米時,效率可能下降約30%。
這些都依賴于光子在微米甚至納米級通道中的精確引導。所以在光通信的世界里,尤其是高速光模塊和硅光芯片的制造過程中,“精密”至關重要。
03 以精密運動控制技術打通光通信行業“制造痛點”
精密運動控制平臺在光芯片制作過程中起著決定性作用,其精度和穩定性直接影響芯片性能、成品率及生產成本。
面對光通信行業 “高精度對準難、多場景適配難、量產效率提升難”的核心痛點,地心科技深耕光通信行業,給出了經行業頭部客戶驗證的硬核答卷。
地心科技產品矩陣覆蓋光通訊全制造流程,從光芯片制造、光模塊封裝到光纖耦合環節,以超高精度操控能力為各環節提供關鍵支撐。
1.三軸光纖掃描耦合
產品特點:
■ 自研直線電機驅動,響應速度快,定位精度高
■ 配合高性能運動控制器,可以實現自動搜光算法
■ 高動態性能(截止頻率大于100Hz)
■ 交叉滾柱導軌,可實現高重復性和小步進
■ 行程靈活配置,XY一體或分立式設計
■ 最小步進5nm,重復定位精度±100nm,定位精度±250nm
■ 在位穩定性3nm(配置線性驅動器,帶隔振實驗室環境)
2.六軸光纖掃描耦合
產品特點:
■ 基于高性能ART系列納米平臺集成
■ 3~6個軸串聯運動
■ 所有軸非接觸式直驅形式提升產能
■ 直線軸最小步進為5 nm,轉軸最小步進為0.05 arc sec
■ 多種配置和選項靈活搭配
■ 配置工業標準能量計的模擬輸入接口
3.定制晶圓鍵合
SLM1500系列龍門產品特點:
■ 交流無刷雙驅電機
■ 雙驅軸和橫梁軸行程尺寸可根據客戶需求定制
■ 最大速度超過2m/s,最大加速度大于2g
■ 可根據客戶需求配置不同行程和負載的Z軸及旋轉軸
■ 靈活選配相機,氣管,激光器和傳感器等設備線纜管理
■ 雙驅軸可選標準平臺或者大理石定制方案
4.量子芯片激光微加工
產品特點:
■ XY氣浮平臺疊加,
■ XY單軸直線度/平面度±0.5μm
■ XY 軸Pitch/Yaw/Roll <3 arcsec
■ XY重復性±0.1μm
■ Z軸雙氣缸配重,動態性能突出
更多光通信行業適用產品:
精密運動控制平臺不僅是光芯片制造設備的核心組件,更是推動光電子技術向更高集成度、更低功耗發展的關鍵引擎。
無論是支撐AI算力需求的數據中心高速光模塊,還是未來6G網絡中的光電共封裝(CPO)技術,其制造過程都離不開納米級精密運動控制能力。
通過為光模塊和芯片制造商提供可靠、高效的自動化耦合解決方案,地心科技正在為整個行業的技術升級和成本控制提供堅實的基礎,助力中國光通信產業在全球競爭中占據更有利的位置。
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