在光电子技术中，光器件产 品技术往往是代表着一个国家技术水平的关键，这已经成为了业内人士的一个共识。而光电集成的光器件又代表了将来光器件发展的至关重要的方向之一。因此，国 内也有很多单位对光电集成技术开展了深入的研究。近年来北亿纤通科技有限公司（F-TONE GROUP旗下）基于光电集成的光器件的研究已经成为了信息领域以 及材料领域里最活跃的主题之一

　 　但在更倾向于产品化、规模化的集成收发一体器件的研究与开发中，国内目前尚未取得实质性的突破，这其中最接近规模商用的当属基于PLC的单纤双向器件。 也有一些单位开展了更高集成度的单纤三向的集成器件的研究，如浙江大 学的基于Bragg光栅技术的集成单纤三向器件（参见图九）、北京半导体所的基于SOI 纳米线AWG的集成单纤三向器件（参见图十），但离规模商用都有很长的一段距离。

图九 基于Bragg光栅的集成单纤三向器件芯片原理图 Fig.9 Schematics of a proposed Triplexer based on Bragg grating

图十 基于AWG的集成单纤三向器件图 Fig.10 Schematics of a proposed Triplexer based on AWG

　　北亿纤通科技有限公司（F-TONE GROUP旗下）对光电集成收发一体器件展开了开发工作。综合评估了现行的多种集成技术方案，为了更好地满足PON市场对集成器件的迫切需求，决定从技术工艺相对比较成熟的PLC混合集成单纤双向收发一体器件来着手。

通过对方形波导进行的模拟计算，可以得出在PLC的方形波导内光场模式的分布特征如图十一所示：

图十一 PLC方形波导模式分布图 Fig.11 Calculated mode distribution of a PLC rectangle waveguide

　　同时，通过对LD与波导的耦合的模拟分析，可以得到LD与方形波导之间的随z轴方向偏移以及角度偏移情况下的耦合率变化曲线，再通过对波导与单模光纤的耦合的模拟分析，又可以得出光纤与方形波导之间的随z轴方向偏移以及角度偏移情况下的耦合效率变化曲线，如图十二所示。

图十二 PLC波导与光纤耦合效率计算曲线 Fig.12   Calculated curves of coupling efficiency between PLC waveguide and optical fiber

　　在以上这些理论计算的基础上，可以很好地指导PLC集成的收发一体器件的光路与结构设计。

表面贴光子SMP(Surface Mount Photonics)技术可以非常好地保证有源、无源元部件与PLC直接的高精度贴装，以满足上述光路与结构的设计要求。如图十三所示，不仅激光器LD和 探测器PD，以及监测探测器MPD可以如PCB板的组装中的SMT技术一样高精度、而又方便地贴装到PLC芯片上，而且无源的基于TFF技术制造的高隔离 度WDM滤光片也能一样采用SMP技术。同时，从图中可以清楚地看到，光路在封闭的波导中传播，从而没有了空间自由光路，这样，在这些贴装好的元部件外 面，加上密封胶后，整个器件在非气密封装的情况下，也变得非常之可靠。另外，有源部件采用SMP技术，同时也是采用Flip-chip的倒装工艺，因此减 少了金丝打线，能够提高电路的射频传输特性。

图十三 SMP技术示意图 Fig.13   Schematics of SMP technology

　　PLC集成收发一体器件与模块的总体的封装过程基本如图十四所示：将LD、PD、WDM滤光片等元部件采用SMP技术倒装在一个PLC芯片上，然后再贴装在一个装好了TIA以及一些电容等电子元件的PCB子板上，再将SMF单模光纤采用V沟槽定位的无源对准技术耦合、固定，再在相应的位置，点上折射率匹配胶、密封胶，将塑料盖板也通过胶的固化，完成对器件的密封包装，再将该器件与一些外围电路一起，封装成一只收发一体模块。

　　4 结束语

　　在出货量最大的FTTx用 的集成收发一体器件上，通过几年的实践，基于光电集成的器件，有些已经通过了样机的阶段，总体性能上也表现很好，但主要由于工艺等方面的因素，离大规模的 商用还有相当大的差距，因此短期难以真正替代传统的同轴工艺封装的产品。但很多企业正在加大力量继续开发，相信不久的将来，必会成为市场上的主流。

　　另外，在数据通信下，CSFP产品成为了光电集成器件的一个新的热门研究方向。

　　CSFP（Compact Small Form Factor Pluggable）即是紧凑型SFP，是在现在流行的SFP封装基础上，发展更为先进、更为紧凑的CSFP封装。

　　从图十五可以看到CSFP器件与模块的一些基本情况,在集成度进一步提高的情况下，集成的收发一体器件具备有难以替代的优势，尤其是目前在该领域里成本的敏感度远比FTTx领域宽松。

　　综上所述，光电集成技术作为一种平台技术，几乎可以应用到光通信领域中的每个角落，而作为下一代光电器件的代表之一，光电集成的收发一体器件必将在未来的几年里取得重大的进展。