[發明專利]邊緣耦合的半導體光電探測器

有效

• 申請號: 201711125727.2
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN108254070B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 王志鴻;P·勞;D·庫馬爾
• 申請（專利權）人: 環球通信半導體有限責任公司
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42;G01J1/44;H04B10/25
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 李曉芳

本申請涉及邊緣耦合的半導體光電探測器。公開了一種用于監測來自激光二極管的功率的器件。該器件包括具有頂表面和與頂表面垂直的第一面的基板，其中，光通過第一面進入基板。該器件還包括第二面，沿與第一面非正交的光軸通過第一面進入基板的光入射到第二面上。該器件還包括制造在基板的頂表面上的光電二極管，光電二極管用于測量沿與第一面非正交的光軸進入基板的第一面的光的強度。沿與第一面非正交的光軸通過第一面進入基板的光被第二面朝光電二極管的光活性區域反射。

技術領域

本申請一般而言涉及用于監測來自激光二極管的功率的半導體器件(例如，光電探測器)。在一些實施例中，半導體器件被用在光通信中。

背景技術

光通信(還被稱為光通訊)是使用光來承載信息的一定距離的通信。光通信系統使用將消息編碼到光信號中的發射器、將該信號承載到它的目的地的信道以及復現來自接收到的光信號的消息的接收器。

光纖是用于光通信的最常見類型的信道。光纖通信中的發射器通常為激光二極管。可以使用紅外光或可見光，盡管紅外光更常用，因為紅外光將以與可見光相比較低的衰減和色散通過光纖傳輸。信號編碼通常是簡單的強度調制，但是光相位和頻率調制也是可能的。

如下文更加詳細地解釋的，工作條件的自然變化影響激光二極管的光功率輸出。如圖1所示，常規發射器100使用頂側耦合的光電二極管102來檢測激光背光(從激光二極管104的背面發射的光)的強度，以作為監測和控制光輸出功率的反饋信號。常規的封裝方法將光電二極管102相對于激光二極管104置于L形構造當中，以使得從激光二極管104發射的光入射到光電二極管102的頂側上。這個方法的一個問題在于它需要大塊的并且昂貴的“圍繞”子安裝件(sub-mount)106。

發明內容

本文描述的實施例包括光電二極管器件(例如，包括光電二極管的芯片)，該光電二極管器件可以與激光二極管一起被安裝到子安裝件的單個平表面上，其中，該光電二極管器件監測該激光二極管的光功率輸出。為此目的，光電二極管器件包括制造在基板上的光電二極管。有時被稱為監測光電二極管或邊緣耦合的監測光電二極管的光電二極管器件通過基板的第一面(有時被稱為基板的側表面或邊緣表面)接收光，并且將接收到的光從第二面(例如，基板的通過蝕刻形成的面)反射向光電二極管的光活性區。光電二極管器件被設計為以非正交角通過第一面接收光，以使得反射光不會被反射回激光二極管。

本文描述的實施例還提供了一種組件，該組件包括如上一段描述的光電二極管器件以及光電二極管器件正在監測其光功率輸出的激光二極管。在一些實施例中，激光二極管是光通信系統中的發射器(例如，激光二極管經由光纖向遠程目的地發射調制光)。光電二極管器件(在一些實施例中不是倒裝芯片(flip-chip))與激光二極管被設置在子安裝件的同一平坦公共表面上。光電二極管器件沿垂直于子安裝件的平坦表面的軸相對于激光二極管旋轉，以使得光電二極管的光軸與由激光二極管產生的光的主傳播方向對準。在一些實施例中，該組件被設置在晶體管外形封裝(更通常被稱為TO封裝或者更具體而言TO罐)內。

附圖說明

圖1是具有“圍繞”子安裝件的光發射器的一部分的透視圖。

圖2A示出了根據一些實施例的激光二極管和激光二極管控制器。

圖2B描繪了根據一些實施例的激光二極管的驅動電流和光輸出功率之間的關系圖。

圖3示出了根據一些實施例的光電二極管芯片。

圖4示出了根據一些實施例的光電二極管芯片的截面圖。

圖5示出了根據一些實施例的從激光二極管發射的光的光學性質。

圖6A-圖6B示出了根據一些實施例的包括激光二極管和光電二極管的組件的各種視圖。

在各附圖中相同的附圖標記指代對應的部分。

具體實施方式