在这次采访中，PI (Physik instrument) Photonics负责人Scott Jordan向AZoM讲述了制造和测试光子器件的重要性。
什么是光子学，为什么它很重要?
首先，让我们考虑电子产品。这是一个非常重要的领域，因为我们今天所做的一切都是基于电子产品。光子学基于相同的原理，但它使用光子而不是电子。在速度，容量，能量和效率方面存在好处;此外，还有许多像量子计算和量子通信一样，它们对它们具有重要的光子元件。这将改变一切，这就是为什么光子学很重要。
技术在世界上每天都在变化。为什么更多地了解这些变化比以往任何时候都更重要？
重要的是要了解这些变化，因为他们将以比以往任何时候都更深入和更广泛的方式影响我们的生活。我们今天对数据有很多要求。例如，看看整个世界今天面对的大流行。每天您都阅读了开发疗法，疫苗，治疗等努力。
您可以想象快速通信对医学世界的重要性，只是为了确保世界上所有的医生和医学研究人员都能意识到，并建立在彼此的工作。
然后是基因组学等领域。这种病毒正在被测序，这是一个使用光子来确定病毒基因排列的过程，了解这一点非常重要，以便回答诸如:它会突变吗?如果是这样，速度会有多快?它是如何变异的?这是了解病毒的生命周期和生物学以及它如何感染人类细胞的基础。这就产生了大量的数据，这些数据必须被存储、交流和关联。
了解一种潜在的疫苗是否有效也很重要。会有豁免权吗?如果有人以前接触过这种病毒，或者他们曾与之斗争并在感染中幸存下来，那么如果病毒发生轻微的变异，他们还会再次面临这种情况吗?这些都是正在被回答的问题，光子在其中扮演着基础性的角色。
此外，近年来，个性化医疗领域已经成为我们医疗生活的一部分。让我举个例子。如果你带着肿瘤去看医生，医生想知道他们在处理什么，他们会对肿瘤进行活检，并对其进行基因研究。这项研究将它与成千上万的其他案例相关联，这样他们就可以根据事实选择哪种疗法在其他情况下效果最好。
另一个例子是通信，特别是在Zoom、Skype和Webex等平台上的视频通话，这些都是基于互联网的技术。今天的互联网越来越以光子为基础，因为光子网络提供了比电子更大的容量和效率。它具有更高的吞吐量、更强的可扩展性和更强的可伸缩性。
考虑放大。自疫情开始以来，仅在第一个月，对Zoom的网络会议和远程呈现服务的需求就增加了20倍。现在想象一下，您正在尝试经营一项业务，并且需要在如此短的时间内适应这种增长。一方面，这是一个很好的问题，因为这意味着你在做正确的事情，提供人们想要的服务。但另一方面，如此迅速地扩大服务规模是一个巨大的挑战。光子技术使这成为可能。
硅光子学-电子和光子学的结合-在未来，结合显著更高的速度，数据率，和降低的功率要求。缺点是制造和测试的复杂性更高。该图像显示了一个安装在FormFactor Cascade Silicon photonics晶圆探测器上的18轴PI FMPA快速光子对准系统。图片来源:形状系数
在制造和测试光子器件时，往往面临什么障碍和挑战？
如果您想连接到电子设备，您可能会有联系人 - 例如在半导体芯片上 - 需要连接到外部世界。触点可能是20或30微米。这很小，但它是你可以用显微镜和一些简单的定位器做的事情。
使用光子器件，当进行光子连接时，触点在定位方面的灵敏度要高出一百倍。所以有了电子触点，你可以离开许多微米，但仍然能够进行良好的电子触点。对于一个光子设备，你的连接需要在20到50纳米左右正确。这是非常常见的，我们在客户的应用程序中看到了很多。
这是最大的障碍和最大的挑战，使得对齐绝对正确，使得光子可以有效地从一个设备从一个设备到下一个设备。现在，这种对齐不能使用显微镜完成。您无法看到20纳米用显微镜。它是光学上不可能的。因此，这意味着实际耦合，需要在另一个设备到另一个设备到另一个设备的实际光量，并实时地观察和优化。
传统上，这是一个非常缓慢的过程。我花了我的职业生涯。最近，我们以非常有效的方式解决了这个问题。
考虑一下如果您有多个光子设备，例如，具有多个通道的数组设备，需要连接到包中的其他设备和外部世界。通过该装置，除了使横向对准校正到20或50纳米之外，您还必须在角度方面是正确的，使得所有通道都可以排列。问题是您可以在此横向平面中执行X和Y中的对齐，但是当您尝试调整旋转时将所有内容带入同一平面时，它也会损坏X和Y对齐也不可避免。
人们传统的处理方法是做一个XY对齐，然后绕z轴做一个小的旋转对齐，试图把东西放到同一个平面上。但是，因为这会导致X和Y方面的问题，他们必须停止，重新调整X和Y，然后不断重复这个过程。这可能需要几分钟。
现在想象一下，你有一个填充硅光子器件的晶圆。您需要在晶片上测试每个设备。在将晶圆切割并制作单个芯片之前，您需要知道这些芯片中的哪些实际工作，并且值得追求追求最大成本的包装过程。这意味着您需要在每个设备的晶片上进行此测试，该测试称为晶片探测。
需要测试的晶片上可能存在成千上万的设备。如果您需要几分钟才能对齐每个设备，它可以变得非常昂贵。做对齐的速度非常重要。
对准也对晶片阶段之后也非常重要。在晶圆上测试了设备后，需要打包它们，包装可能涉及几十个步骤。在大多数这些步骤中，您需要重复整个过程，执行新的测试进行测试和将事物连接在一起。如果需要您几分钟才能在晶圆上执行新的对齐，则会在每个生产步骤中服用几分钟，这可能变得非常昂贵。
PI如何帮助克服这些挑战?
我们所做的是开发了一项独特的技术，并获得了多项奖项，因为只需一个步骤，它就可以在多个自由度、多个输入和输出、多个元素之间执行这些对齐。没人能做到。
它比传统方法快一百倍。这直接改善了制造光子器件的成本、障碍和挑战。
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PI如何与市场上的其他供应商进行比较？什么让他们分开？
最重要的区别是，我们最大的市场一直是半导体制造。今天，如果没有PI组件出现在制造链的某个地方，你就无法制造出任何类型的芯片。在光刻栏中，PI定位器用于管理光学过程和定位物体。在生产过程的另一端，在微芯片的最终封装过程中，PI机制被用来形成连接芯片与外部世界的小回路。中间的步骤也类似。
自动光子阵列对齐系统
我们知道半导体制造和包装的速度，可靠性，清洁度和性能有多重要。我们已经将该知识应用于光子市场，因为硅光子的整个领域是光子和半导体工业的合并。半导体行业是驾驶这一点的，它们是遭受传统对准技术成本的那些。
关于我们可以做些什么来帮助涉及速度，吞吐量，并行性以及在生产过程中所需的速度，吞吐量，并行性和能力 - 从晶圆试验到最终包装的一切达到最终包装，在介于两步。我们了解如何做到这一点，我们了解了可靠性，速度，吞吐量和生产力的重要事项是制造这些设备的经济学。我们知道，因为我们花了50年的50年，使半导体行业能够实现。
您能否提供任何使用PI系统测试和制造的光子器件在应用和工业中如何使用的例子或案例研究?
我们在2016年介绍了这项技术，并赢得了许多奖项。从那时起，我们与我们的客户建立了基础技术和基础应用程序，这些应用程序从半导体制造商和铸造厂到工具制造商。我们拥有诸如FormFactor和MPI等客户，使晶圆探测器包括这种光子对准技术，以便非常有效地测试半导体芯片。
另一方面，在包装领域，我们有荷兰的Tegema这样的客户。他们目前正在制造一种突破性的包装自动化工具，它比以往任何产品都更紧凑，速度也快十倍。
并记住，许多光子设备制造商使用内部或合作伙伴集成商设置了自己的定制机械。我们也使用很多这些团队。
什么是在PI开发的光子相关解决方案的未来的商店？是否有任何可以从中受益的新应用程序和行业？
当然是。我们迄今为止谈到了硅光子，我们还有很多工作来扩大这些技术的应用程序和这种技术的可用性。例如，去年我们介绍了在一些可以容纳大量组件的大托盘上进行这些快速对齐的能力。
我们有六足微型机器人，这对于执行多自由度和对齐非常有用。它们也非常紧凑，具有许多功能，包括完整的平行对齐套件。我们也在我们的纳米定位设备中实现了这些功能，这很重要，因为通常需要分辨率，因为纳米定位机制非常快，没有磨损机制，这意味着它们实际上可以永久使用2020欧洲杯下注官网。
我们现在拥有比以往更广泛，更具模块化的结构，以解决客户为我们带来的具体问题。
我们也发现了越来越多的应用。这种校准过程适用于相机、物镜和各种成像系统的制作。在那里，你可能会有需要对齐的镜头，在一个耗时的序列，相当于成本。
几乎每个人都随身携带带有摄像头的智能手机，每年有数十亿个智能手机摄像头被生产出来。随着新一代相机的不断进步，其光学设计的公差和复杂性也越来越复杂，这对它们的制造来说是一个挑战。我们用我们的技术加速了这一过程。
高性能透镜，例如在手机相机中发现的镜头可以包括许多单独的光学元件，必须在多个自由度中对齐
激光是另一个应用。建造激光器是非常复杂的，因为它们有多种元素，可以衍射，折射，反射和主动，所有这些都需要排列。我们也能够加快这一进程。我们的通用优化引擎现在可用于广泛的产品和格式，我们认为它可以为广泛的新类别的制造和测试节省成本。
我们的读者可以在哪里找到更多？
我希望你的读者参加我们在大流行期间提供的网络研讨会和远程研讨会。我们发现这是我们的客户的真正生产力增强者，为我们能够在没有大量旅行和病毒传播的情况下访问短暂的通知。这些都是我们的客户目前价值的一切。
在我的家乡，正如我们目前都需要在家工作，我有一个完整的演示设置了三个相机，以便客户可以来我们并说，“你可以对齐这种特殊类型的设备吗？”或者，“你可以执行这种特殊类型的对齐还是优化？”我们可以在几分钟或几个小时内旋转非常快，非常迅速，在他们的桌子上，在演示中。
这对我们的客户和市场来说都是全新的，但它实际上非常有用。我预测，随着世界开始平静下来，从我们现在所遭受的病毒袭击中恢复过来，这将成为新常态的一部分。这是由光子学实现的!
读者可以访问PI网站，打电话给他们当地的PI办公室，因为我们有工程师，应用专家，和资源在世界各地。我们将确保我们能够回答客户的问题，并帮助他们在特定的应用程序中更有效率。
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