科毅光通信 - 光开关器件与设备生产销售厂商

 引言：光开关在AI时代的核心价值

随着人工智能与深度学习对高并行计算需求的爆发式增长，传统电子芯片面临能效瓶颈。基于微环谐振器（MRR）的光开关凭借其纳米级尺寸、超低功耗及光域并行处理能力，成为新一代光子计算的核心元件。东京大学与日本产业技术综合研究所（AIST）合作开发的Ge₂Sb₂Te₃S₂（GSTS）非易失性硅微环谐振器光开关，通过创新性相变材料工程，实现了跨波长的高性能光调制，为光通信与光子AI芯片提供了颠覆性解决方案。

一、技术痛点：传统光开关的局限性与GSTS材料的突破

1.1 MRR光开关的性能瓶颈

微环谐振器通过谐振波长处的光强度调制实现开关功能，其品质因数（Q因子） 直接影响波长选择精度与信道容量。传统相变材料（如GST）在非晶态仍存在光吸收损耗，导致Q值下降，限制多波长系统的扩展性。

1.2 GSTS材料的革命性优势

Ge₂Sb₂Te₃S₂（GSTS）作为宽禁带相变材料，具备四大突破特性：

• 近零非晶态吸收（0.0062 dB/μm），保留MRR高Q因子（>9.7×10⁴）

• 高晶态吸收率（2.3 dB/μm），实现>35 dB消光比

• 无毒环保特性（对比含硒材料GSST）

• 支持C+L波段宽带操作（1490–1560 nm）

图1：集成GSTS强度调制器的硅微环谐振器光开关三维示意图

二、核心技术：GSTS-MRR光开关的设计与制造

2.1 器件架构优化

器件采用220 nm SOI硅波导平台，通过优化20 μm半径微环设计，在紧凑尺寸下实现高FSR（自由光谱范围），支持多波长并行处理。

2.2 关键制造工艺

1. 等离子增强化学气相沉积（PECVD）生长400 nm SiO₂包层

2. 电子束光刻开窗形成2 μm调制区

3. 射频溅射沉积20 nm GSTS相变层与保护层

4. 精准图案化定义光开关功能区

图2：(a)GSTS光开关制造流程 (b)集成8μm调制器的MRR显微图

三、性能验证：超低损耗与多波长切换能力

3.1 开关性能实测数据

3.2 多波长操作优势

实验证明，GSTS光开关在1490–1560 nm波段内：

• 非晶态保持Q因子不变（对比无GSTS器件的4.9×10⁴）

• 晶态下完全抑制谐振峰，实现跨波长一致开关

图3：GSTS光开关非晶/晶态衰减对比

四、应用场景：赋能下一代光电子集成系统

4.1 光子神经网络加速

GSTS-MRR光开关的非易失特性可存储权重信息，无需持续供电，显著降低光子AI芯片功耗。其多波长并行能力可将矩阵运算速度提升10倍以上。

4.2 光通信系统升级

• 波分复用（WDM）系统：高Q值支持密集信道间隔

• 可重构光交换网络：纳秒级切换速度与零静态功耗

图4：GSTS光开关宽带操作性能

五、科毅光通信技术布局

作为领先的光开关解决方案提供商，广西科毅光通信科技有限公司持续追踪前沿光子技术：

技术转化方向：

1. 开发基于GSTS的O-band/C-band商用光开关模块

2. 优化MRR阵列封装工艺，提升集成密度

3. 探索硅基-聚合物混合集成降低成本

重新定义光开关的技术边界

GSTS非易失性微环谐振器光开关的突破，标志着光电子集成进入低功耗、多波长、高精度的新时代。科毅光通信将持续推进该技术在数据中心、5G前传及光子AI计算场景的落地，助力中国光电子产业升级。

选择合适的光开关是一项需要综合考量技术、性能、成本和供应商实力的工作。希望本指南能为您提供清晰的思路。我们建议您在明确自身需求后，详细对比关键参数，并优先选择像科毅光通信这样技术扎实、质量可靠、服务专业的合作伙伴。

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