Pruebas de Circuitos Integrados Fotónicos

Al impulsar el desarrollo de redes de alta velocidad y 5G, los circuitos integrados fotónicos (PIC) son una tecnología bien conocida en el mundo de las telecomunicaciones, principalmente gracias al desenfrenado desarrollo de transceptores y componentes pasivos que son más pequeños, más rápidos, más baratos y más ecológicos que sus homólogos de óptica a granel. Los PIC también están ganando adeptos —tanto desde el punto de vista comercial como de la investigación— en otros sectores (p. ej., lab-on-a-chip, tecnología LIDAR o computación cuántica).

Gracias a su pertenencia a consorcios de todo el mundo, como AIM Photonics, EPIC y ahora LUX Photonics, EXFO ha establecido sólidas asociaciones con los principales proveedores para ofrecer soluciones integradas en las pruebas de PIC.

Pruebas de PIC flexibles, precisas y rápidas

Con el auge de la fotónica integrada y los nuevos desafíos que plantea, puede ser difícil mantenerse al día con los requisitos de las pruebas ópticas en evolución y equipar los laboratorios de fotónica en consecuencia para probar los componentes ópticos activos (es decir, que emiten luz) o pasivos (es decir, que guían la luz). Quizá se pregunte: ¿qué capacidades de pruebas espectrales debería buscar ahora o en un futuro próximo?  Descubra lo que ofrece EXFO.

Pruebas de los componentes activos

Probar componentes activos como láseres y amplificadores que se encuentran en los PIC es bastante sencillo.

Un Analizador de Espectro Óptico (Optical Spectrum Analyzer, OSA) se puede utilizar para realizar pruebas en componentes activos simplemente conectando la fuente de luz o la salida del láser al OSA para obtener la señal espectral de las fuentes, como se ve a continuación.

Los OSA líderes del sector, como el OSA20, tienen la ventaja de ser muy rápidos, ya que realizan hasta cinco escaneos por segundo a velocidades de 2.000 nm/s, lo suficientemente rápidos para la alineación de componentes en tiempo real y con una resolución lo suficientemente alta como para permitir la medición de parámetros clave como la Relación Señal/Ruido Óptica (Optical Signal-to-Noise Ratio, OSNR) y la Relación de Supresión de Modo Lateral (Side-Mode Suppression Ratio, SMSR).

Pruebas de componentes pasivos

Las pruebas de componentes pasivos basados en PIC son aún más difíciles, dado el elevado número de puertos de algunos componentes, como las Rejillas de Guía de Ondas (Arrayed Waveguide Grating, AWG) o el gran número de componentes que hay que probar en una sola matriz. Una plataforma de prueba de componentes es un sistema de detección multipuerto que funciona junto con un láser continuamente sintonizable para medir pérdidas de inserción óptica, de retorno y la que depende de la polarización en toda la gama espectral del láser. El método proporciona un espectro óptico rápido y con una alta resolución de longitud de onda, normalmente del orden de un picómetro.

El CTP10 es una plataforma modular de pruebas de componentes que caracteriza las propiedades espectrales de los dispositivos de alto número de puertos en un solo escaneo con una resolución picométrica y un rango dinámico de 70 dB, incluso cuando se utiliza el láser T100S-HP a 100 nm/s. El CTP10 funciona de 1240 a 1680 nm y cubre una amplia gama de aplicaciones, como telecomunicaciones, detección y LIDAR. Su electrónica y su procesador interno hacen que la transferencia de datos sea muy sencilla. El CTP10 se puede controlar a distancia mediante Comandos Estándar para Instrumentos Programables (Standard Commands for Programmable Instruments, SCPI), lo que facilita su integración como parte de una configuración automatizada de pruebas de PIC, aumenta el rendimiento de las pruebas de PIC y reduce el tiempo de prueba.

Para la caracterización de componentes de PIC con un número limitado de salidas, también existe una solución de prueba más compacta. El CT440 tiene la misma precisión de longitud de onda y cobertura espectral que el CTP10 y puede hacer mediciones de IL y de Pérdida Dependiente de la Polarización (Polarization-Dependent Loss, PDL).

Transceptores basados en PIC: pruebas de funcionamiento

Los Circuitos Integrados Fotónicos (PIC) son la tecnología que se utiliza actualmente para hacer frente al estrés de ancho de banda que se produce en la industria de los transceptores. Esta tensión se debe a las crecientes demandas de rendimiento y presiones de costos que experimentan los centros de datos y las aplicaciones 5G.

La calificación de transceptores de extremo a extremo requiere toda una gama de probadores ópticos y eléctricos de alta gama. Para ayudar a los proveedores de transceptores a garantizar la conformidad a lo largo del ciclo de vida del transceptor, EXFO ofrece una gama de soluciones de pruebas eléctricas y ópticas desde el nivel del disco hasta el de los dispositivos empaquetados, lo que incluye el medidor de muestreo EA-4000 y el probador de tasa de error de bits BA-4000.

Componentes ópticos de PIC: desde el diseño hasta la prueba y la validación

El diseño y la fabricación de matrices de PIC están madurando rápidamente, y los discos fotónicos contienen ahora miles de componentes que las fundiciones ponen a disposición a través de Kits de Diseño de Procesos (Process Design Kit, PDK). Para crear y actualizar estos PDK, los fabricantes de discos necesitan soluciones de prueba fiables para optimizar los diferentes parámetros de interés para un determinado componente óptico. Los resonadores de anillo han atraído mucha atención en los últimos años y se encuentran comúnmente en los diseños de PIC para crear picos/huecos extremadamente estrechos que se pueden usar como moduladores, por ejemplo.

Las pruebas son un paso crucial después del diseño y la fabricación para proporcionar información a las herramientas de diseño y ayudar a optimizarlas. También es necesario para el control del proceso, a fin de garantizar que los dispositivos funcionen como se espera durante el montaje y el embalaje de los chips PIC. Los dispositivos PIC se suelen probar a nivel de disco antes del proceso de corte para detectar los defectos lo antes posible y evitar el embalaje de matrices defectuosas.

Mediante una estación de sondeo de discos de PIC, se puede acoplar la luz dentro y fuera de cada chip mediante un hardware de fibra óptica especialmente diseñado y un software de alineación de alta precisión. También es posible acoplar varios componentes simultáneamente mediante un conjunto de fibras. La alineación de precisión y la velocidad permiten optimizar el acoplamiento en una fracción de segundo.

Vista de los discos sometidos a prueba, cortesía de MPI Corporation

Una vez que la luz se acopla al disco, las características ópticas del Dispositivo Sometido a Prueba (Device Under Test, DUT) se pueden medir como una función de la longitud de onda. Las pruebas de los dispositivos fotónicos constituyen el núcleo de la experiencia de EXFO, y el CTP10 se ha desarrollado específicamente para abordar los principales desafíos de medición del PIC. El CTP10 puede medir componentes ópticos con gran contraste espectral en una sola exploración, de forma confiable y precisa.

Un ajuste perfecto para desarrollar una solución de prueba completa

Como sucede en la mayoría de los casos con las nuevas tecnologías, se necesitan varias áreas de conocimiento para desarrollar una solución integral.

Por ello, EXFO ha combinado sus fuerzas con Hewlett Packard Enterprise (HPE) y MPI Corporation para abordar conjuntamente los desafíos que plantean las pruebas de componentes ópticos mediante técnicas de medición avanzadas e interoperables. Dado que se pueden automatizar fácilmente, los instrumentos de EXFO se adaptan a muchas soluciones de pruebas a nivel de disco.

EXFO también ha demostrado la interoperabilidad con AEPONYX, un fabricante de componentes, y Maple Leaf Photonics, un desarrollador de sistemas de sondas electrofotónicas integradas, para pruebas de PIC. La solución personalizada que se diseñó sienta las bases para futuros avances en el diseño y las pruebas de PIC. Se ha conseguido multiplicar por 10 la velocidad de las pruebas en comparación con las tecnologías anteriores. Lea la historia completa.