研究目的
提出一种新的光纤对准方法，用于硅光子器件的晶圆级测试，该方法采用嵌入PN结的栅格耦合器，以便快速轻松地寻找最佳光学耦合位置。
研究成果
所提出的采用嵌入PN结的GC并结合复用红光与红外光的纤芯对准方法，通过提供高信噪比及对准参数不敏感性，实现了高效精准的晶圆级测试，这对硅光子器件生产具有积极意义。
研究不足
该方法可能受限于特定器件结构和制造工艺；潜在的优化方向包括进一步降低暗电流并提高响应度，以增强其适用性。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用嵌入PN结的栅格耦合器(GC)构建测量系统，并创新性地使用复用红光(635 nm)与红外光(1550 nm)的光纤对准方法。该方法利用硅光电二极管(Si-PD)响应度对角度、波长和偏振不敏感的特性实现高信噪比对准。
2：样本选择与数据来源：
样本为通过离子注入工艺制备的含PN结嵌入GC的硅光子器件。数据采集自面内扫描与I-V特性测量。
3：实验设备与材料清单：
设备包含单模光纤(SMF)、红光及红外光源、偏置电压源，以及用于光电流与输出功率检测的测量仪器。材料为带电极的制备型GC器件。
4：实验流程与操作规范：
首先使用红光粗调SMF与GC对准并监测光电流(Iph)，继而通过红外光精调角度、波长和偏振以优化输出功率(Pout)。垂直间距设为100微米，在x/y平面进行扫描。
5：数据分析方法：
通过对比Iph与Pout测量的信号特征及信噪比，结合动态范围与响应度的图形化呈现与计算进行数据分析。
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single mode fiber
SMF
Used for optical coupling with the grating coupler in the alignment process.
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grating coupler
GC
Key device for on-wafer testing, enabling light coupling normal to the wafer surface.
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photodiode
Si-PD
Detects red visible light as photocurrent for alignment purposes.
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Germanium photodiode
Ge-PD
Mentioned in the context of O/E alignment method for high S/N ratio.
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