KYOCERA Crystal Device公司開發(fā)出了應(yīng)用原子擴(kuò)散接合技術(shù)的水晶元件，并將從2013年1月開始樣品供貨。據(jù)稱,通過在大容量光通信系統(tǒng)用濾波器上使用該元件，可使模塊及設(shè)備實(shí)現(xiàn)小型化。

該公司開發(fā)的是在WDM傳輸系統(tǒng)的波長(zhǎng)可變激光模塊上使用的“標(biāo)準(zhǔn)濾波器”元件。這是為檢測(cè)激光光源的振蕩波長(zhǎng)是否穩(wěn)定而安裝在激光模塊內(nèi)部的濾波器元件。原來的標(biāo)準(zhǔn)濾波器在溫度發(fā)生變化時(shí)，光的透射率也會(huì)變化，因而無(wú)法準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)變動(dòng)。所以在模塊內(nèi)安裝使用時(shí)，為使溫度保持一定，需要用珀?duì)柼碚{(diào)節(jié)溫度，因此，激光模塊的封裝面積及功耗上存在課題。

KYOCERA Crystal Device稱，此次開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)濾波器由于溫度特性穩(wěn)定，因此無(wú)需利用珀?duì)柼葋碚{(diào)節(jié)溫度。該公司將這種情況稱為“免溫度特性”。該公司以往產(chǎn)品波長(zhǎng)隨溫度而變化的特性為5.4pm/℃，而此次的產(chǎn)品大幅降低至±0.15pm/℃。“使用新產(chǎn)品，能夠使波長(zhǎng)可變激光模塊的尺寸縮小至可收放到僅為原來1/3左右的封裝中的程度”。

 
圖1：溫度特性自由的標(biāo)準(zhǔn)具濾波器


圖2：波長(zhǎng)可變激光模塊原來的構(gòu)造與新開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)濾波器的構(gòu)造


圖3：新開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)濾波器在溫度變化時(shí)波長(zhǎng)透射特性也幾乎未見變化

溫度特性得以大幅提高的原因之一，在于應(yīng)用了原子擴(kuò)散接合的設(shè)計(jì)：將溫度變化時(shí)波長(zhǎng)特性發(fā)生正偏移的“正溫度特性”的水晶，與發(fā)生負(fù)偏移的“負(fù)溫度特性”的結(jié)晶材料以原子擴(kuò)散接合技術(shù)接合起來。雖然以往有將“正溫度特性”和“負(fù)溫度特性”的結(jié)晶結(jié)合來實(shí)現(xiàn)無(wú)需溫度調(diào)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)濾波器的概念，但因在接合技術(shù)上存在課題，一直未能實(shí)用化。而此次利用原子擴(kuò)散接合技術(shù)，在不影響特性的情況下，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度的接合。接合強(qiáng)度比原來的“光接觸”技術(shù)高5倍以上。

另外，至于實(shí)現(xiàn)免溫度特性的其他方法，雖還有稱為“氣隙型”的技術(shù)，但其存在會(huì)使標(biāo)準(zhǔn)濾波器的尺寸變大的課題。

原子擴(kuò)散接合是不使用有機(jī)類粘合劑即可粘合的技術(shù)，以日本東北大學(xué)教授島津武仁的研究成果為基礎(chǔ)。京瓷與日本東北大學(xué)共同對(duì)原子擴(kuò)散接合技術(shù)展開研究，曾于2010年5月發(fā)表過應(yīng)用于水晶器件制造的基礎(chǔ)技術(shù)。

據(jù)KYOCERA Crystal Device Corporation稱，此次是首次將原子擴(kuò)散接合技術(shù)實(shí)際應(yīng)用于水晶元件。今后該公司還打算將接合技術(shù)應(yīng)用于其他水晶元件。