在ChatGPT搜索框里输入一个问题，AI生成答案的背后，有无数束激光在数据中心里以光速穿梭。而这些激光能否精准地从光芯片传输进比头发丝还细的光纤，在很大程度上依赖一颗比芝麻还小的元件 —— 硅透镜。
它不是高科技噱头，而是高速光模块光学封装环节中最核心的元件之一，直接决定了光模块的传输和耦合效率。
硅透镜在光模块里干什么活？
光模块的工作本质是进行光电转换。先通过TOSA（光发射组件）将电信号转为光信号，ROSA（光接收组件）接收到光信号后再转为电信号。
光芯片发出的激光，可以理解为像一把刚从枪膛里射出的子弹，一开始会向四处发散。如果不把它校准，大部分能量会被浪费，无法全员精准到达预设点。
因此在光电信号传输过程中，为了提升传输和耦合效率，离不开硅透镜的三个关键动作：准直、汇聚、耦合。
以下是微瑞光学三款功能的透镜工作示意图：
· 微瑞产品-准直透镜：把发散的激光整理成平行光束，让它能走得更远更稳
准直透镜光路示意图
· 微瑞产品-汇聚透镜：当激光要进入光纤纤芯（直径只有9微米，相当于头发丝的1/10）时，硅透镜再把平行光束精准聚焦到这个极小的点上
汇聚透镜光路示意图
· 微瑞产品-耦合透镜：在光模块内部，激光器、调制器、硅光芯片、光纤阵列之间，每一次光的 "接力"，都需要硅透镜来完成精准对接
耦合透镜光路示意图
为什么传统玻璃透镜跑不动了
过去几十年，光模块里主流用的是玻璃透镜。但在市场需求的驱动下，光模块速率从400G跳到800G、1.6T甚至更高，综合玻璃透镜冷加工模式的传统工艺、相对较高的热膨胀系数等因素，玻璃透镜的带跑就会显得相对吃力。
其中最致命的问题是：高速光模块正在走向 "多通道并行"。
800G光模块需要8路激光同时工作，1.6T需要16路，3.2T更是要32路。这意味着一颗一颗放透镜在未来是行不通的，未来市场需要的是一整块上面有几十个微透镜的阵列芯片，而且每一个透镜的曲率、高度、中心位置都必须完全一致。
微瑞光学依托自主研发的微纳光学技术平台生产的硅透镜阵列，是将用于制造CPU的半导体工艺与微纳光学技术结合，在整片硅晶圆上一次性刻蚀出上万个微透镜，阵列形态天然而成，精度能达到亚微米级。
微瑞产品-硅透镜阵列
硅透镜：光模块良率的 "生死线" 一个1.6T光模块里，有16个激光器、16个探测器、16个透镜、调制器、光纤阵列等几十个光学元件。每一个元件的对准存在过大偏差，整个通道的光信号就会大幅衰减，整个模块就失去了存在意义。 而微瑞光学的硅透镜产品在这里扮演了 "容错大师" 的角色： · 硅透镜的高耦合效率，意味着即使有微小的对准偏差，也能保证足够的光功率 · 硅透镜的高导热性，能快速带走激光器产生的热量，防止因为温度升高导致的光路偏移 · 硅透镜与硅光芯片相同的热膨胀系数，确保在高低温循环下，光路始终保持对准状态 这就是为什么同样的光芯片，用不同出厂的硅透镜，光模块的良率能相差20%以上。 微瑞产品-显微镜下的硅透镜
国产硅透镜：用实力打破海外垄断 很多人说硅透镜是 "卡脖子" 技术，但实际上，中国在这个领域已经实现了关键突破。多家国内企业已经掌握了晶圆级硅透镜的核心制造工艺，正在快速提升全球市场份额，服务全球主流光模块厂商。 作为国内微纳光学技术领域的创新先锋，微瑞光学正是这一进程中的重要参与者。公司成立于2022年，是国家级高新技术企业、浙江省专精特新中小企业，团队硕博率高达52%，核心成员均拥10年以上光学行业经验，曾任职于3M、OSRAM、PHILIPS等全球500强企业。目前已成功打入光通信领域的头部光模块厂商的供应链体系。 微瑞光学自有进口定制的高精度纳米压印和刻蚀设备，支持2~8英寸晶圆的加工，压印最小分辨率能达到10nm，刻蚀均匀性≤±2%。依托自主研发的微纳光学技术平台和创新工艺，公司形成了从光学设计、精密母版加工到批量复制的全链条服务能力，能够为客户提供高集成度的硅透镜与透镜阵列方案，实现低损耗、高耦合效率的光信号传输，完美适配800G、1.6T等高速光模块。
微瑞创新工艺-纳米压印+干法刻蚀 更重要的是，硅透镜的成功，证明了一个道理：光通信的未来，不止在于把单个器件做得更好，更在于通过单个器件来实现系统性的高效运行。 当我们用制造芯片的方式来制造光学元件，我们就打开了通往全光互联时代的大门。这也是为什么硅透镜不仅会在高速光模块中普及，还会成为CPO、OCS等下一代光互联技术的核心基础 。微瑞将致力于通过一小颗硅透镜，推动整个光通信行业发展。
文章来源：微瑞光学