光模塊的制作方法

本發明屬于光纖通信技術領域，特別涉及一種光模塊。

背景技術：

光模塊(transceivermodule)，由光電子器件、功能電路和光接口等組成，光電子器件包括發射和接收兩部分。發射部分通常是：輸入一定碼率的電信號經內部的驅動芯片處理后驅動半導體激光器(ld：laserdiode)發射出相應速率的調制光信號，其內部帶有光功率自動控制電路，使輸出的光信號功率保持穩定。接收部分通常是：一定碼率的光信號輸入模塊后由光探測二極管轉換為電信號。經前置放大器后輸出相應碼率的電信號。簡單的說，光模塊的作用就是光電轉換，發送端把電信號轉換成光信號，通過光纖傳送后，接收端再把光信號轉換成電信號。

光模塊在光纖通信領域中作為一種基本元器件獲得了廣泛的應用，然而對于采用半導體激光器作為光源的光模塊，在成本和功耗方面一直居高不下，發光效率不穩定，尤其是在高溫和溫度變化劇烈的情況下，其發光效率不穩定表現的更加突出，可靠性不佳。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種光模塊。

本發明的實施例提供了一種光模塊，包括光發射裝置和光接收裝置，其中，所述光發射裝置包括相互電連接的紅外光源(1)和紅外光源驅動電路(2)，光接收裝置包括依次相連的pin探測器(3)、pin探測器前放電路(4)和主放大器(5)；

所述光發射裝置用于接收電信號經過處理后生成光信號，所述光接收裝置用于接收所述光信號經處理后輸出電信號。

在本發明提供的實施例中，所述pin探測器(3)包括依次連接的光電to-can(31)、金屬管體(32)、連接塊(33)和光纖(34)。

在本發明提供的實施例中，所述光電to-can(31)包括管帽(311)和透鏡(312)。

在本發明提供的實施例中，還包括誤碼檢測儀(6)，電連接所述主放大器(5)的信號輸出端，用于檢測信號傳輸的誤碼率。

在本發明提供的實施例中，還包括信號延遲電路(7)，所述信號延遲電路(7)電連接所述主放大器(5)的信號輸出端和所述誤碼檢測儀(6)的輸入端，用于對由所述主放大器(5)輸出的電信號進行延遲處理。

在本發明提供的實施例中，還包括開關(8)，所述開關與所述信號延遲電路(7)并聯。

在本發明提供的實施例中，所述紅外光源(1)包括紅外led(10)、基板(11)、透鏡(12)、金絲(13)及樹脂材料(14)；其中，

所述紅外led(10)位于所述基板(11)的中間凹槽部分處；

所述金絲(13)的兩端分別連接所述基板(11)上的金屬線和所述紅外led(10)；

所述透鏡(12)位于所述基板(11)上且與所述基板(11)固定連接；

所述樹脂材料(14)位于所述基板(11)與所述透鏡(12)形成的空腔之中。

在本發明提供的實施例中，所述紅外led(10)的發光波長為1550nm～1650nm。

在本發明提供的實施例中，所述紅外led(10)包括：襯底(101)、p型晶化ge層(102)、本征ge層(103)、n型ge層(104)及鈍化層(105)；

其中，所述p型晶化ge層(102)、所述本征ge層(103)、所述n型ge層(104)和所述鈍化層(105)依次層疊于所述襯底(101)上。

在本發明提供的實施例中，所述紅外led(10)還包括正電極(106)和負電極(107)，所述正電極(106)和所述負電極(107)分別連接所述p型晶化ge層(102)和所述n型ge層(104)。

本發明提供的光模塊，成本低，功耗低，且發光效率穩定，不受溫度的變化影響，可靠性高。

附圖說明

下面將結合附圖，對本發明的具體實施方式進行詳細的說明。

圖1為本發明實施例提供的一種光模塊的結構示意圖；

圖2是本發明實施例提供的一種pin探測器的結構示意圖；

圖3是本發明實施例提供的一種光電to-can結構示意圖；

圖4為本發明實施例提供的另一種光模塊的結構示意圖；

圖5為本發明實施例提供的又一種光模塊的結構示意圖；

圖6為本發明實施例提供的一種紅外光源結構示意圖；

圖7為本發明實施例提供的一種紅外led的結構示意圖；

圖8a-圖8m為本發明實施例的一種紅外led的制備方法示意圖；

圖9為本發明實施例提供的一種lrc工藝的示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明做進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。

實施例一

請參見圖1，圖1為本發明實施例提供的一種光模塊的結構示意圖，該光模塊包括：

光發射裝置和光接收裝置，其中，所述光發射裝置包括相互電連接的紅外光源(1)和紅外光源驅動電路(2)，光接收裝置包括依次相連的pin探測器(3)、pin探測器前放電路(4)和主放大器(5)；

所述光發射裝置用于接收電信號經過處理后生成光信號，所述光接收裝置用于接收所述光信號經處理后輸出電信號。

本實施例采用紅外光源作為發光器件，具有成本低，功耗低，且發光效率穩定，不受溫度的變化影響，可靠性高的優勢。

進一步地，在上述實施例的基礎上，請參見圖2，圖2是本發明實施例提供的一種pin探測器(3)的結構示意圖。所述pin探測器(3)包括依次連接的光電to-can(31)，(to-can即：transistoroutlinecan，晶體管外形的罐式封裝管)，金屬管體(32)，連接塊(33)和光纖(34)。

進一步地，在上述實施例的基礎上，請參考圖3，圖3是本發明實施例提供的一種光電to-can(31)結構示意圖。所述光電to-can(31)包括管帽(311)和透鏡(312)。

上述實施例提供的光模塊，其輸出的電信號相對于其輸入信號具有一定的延遲，且該延遲會隨著光纖的距離不同而有所差異。如果對這種信號延遲現象進行處理，會影響該光模塊的信號傳輸誤碼率。盡管現有技術中有一些時間同步方法來抑制這種延遲現象，但是需從編解碼、同步電路設計等方面重新設計，這種方式成本高，通用性差，難以大規模推廣。

本發明實施例提供了一種低成本的解決方案，在上述實施例的基礎上，請參考圖4，圖4為本發明實施例提供的另一種光模塊的結構示意圖，為進一步提高光模塊的可靠性，本實施例提供的該光模塊，還包括誤碼檢測儀(6)，電連接所述主放大器(5)的信號輸出端，用于檢測信號傳輸的誤碼率。

誤碼率高的情況往往是因為在對數字信號進行處理的時刻處于該數字信號的上升沿或下降沿，因此，如果對接收到的數字信號進行一定程度的延遲，避開在該數字信號的上升沿或下降沿時對信號進行處理，就能較為明顯地降低誤碼率。

基于此，請參考圖5，圖5為本發明實施例提供的又一種光模塊的結構示意圖，本發明實施例提供的光模塊還包括信號延遲電路(7)，所述信號延遲電路(7)電連接所述主放大器(5)的信號輸出端和所述誤碼檢測儀(6)的輸入端，用于對由所述主放大器(5)輸出的電信號進行延遲處理。優選地，該信號延遲電路(7)對信號延遲的程度可控。

進一步地，在上述實施例的基礎上，本發明提供的另一種光模塊還包括開關(8)，所述開關與所述信號延遲電路(7)并聯。當開關處于閉合狀態時，信號延遲電路(7)停止工作，用戶可根據實際需要確定是否需要進行信號延遲，例如，用戶可根據所述誤碼檢測儀(6)的指示的誤碼率，確定是否需要啟用信號延遲電路。

實施例二

本實施例在上述實施例的基礎上，優選地，所述紅外led(10)的發光波長為1550nm～1650nm。

請參考圖6，圖6為本發明實施例提供的一種紅外光源結構示意圖，該紅外光源用于紅外光模塊中。該紅外光源塊包括基板(11)、透鏡(12)、金絲(13)及樹脂材料(14)。

其中，所述紅外led(10)位于所述基板(11)的中間凹槽部分處；

所述金絲(13)用于連接所述基板(11)上的金屬線和所述紅外led(10)；

所述透鏡(12)固接位于所述基板(11)上且與所述基板(11)固定連接；

所述樹脂材料(14)位于所述基板(11)與所述透鏡(12)形成的空腔之中。

實施例三

請參考圖7，圖7為本發明實施例提供的一種紅外led(10)的結構示意圖，該紅外led(10)包括：

襯底(101)、p型晶化ge層(102)、本征ge層(103)、n型ge層(104)及鈍化層(105)；

其中，所述p型晶化ge層(102)、所述本征ge層(103)、所述n型ge層(104)和所述鈍化層(105)依次層疊于所述襯底(101)上。

進一步地，在上述實施例的基礎上，還包括正電極(106)和負電極(107)，所述正電極(106)和所述負電極(107)分別連接所述p型晶化ge層(102)和所述n型ge層(104)。

進一步地，在上述實施例的基礎上，所述正電極(106)和所述負電極(107)均為cr-au合金材料。

進一步地，在上述實施例的基礎上，所述襯底(101)為單晶si材料。

進一步地，在上述實施例的基礎上，所述p型晶化ge層(102)的厚度為190～200nm，摻雜濃度為5×10¹⁸cm^-3。

進一步地，在上述實施例的基礎上，所述p型晶化ge層(102)是通過采用激光再晶化工藝對生長在所述襯底(101)上的ge外延層進行處理而得到的，其中，所述激光再晶化工藝的參數為：激光波長為808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率為1.5kw/cm²，激光移動速度為25mm/s。

進一步地，在上述實施例的基礎上，所述本征ge層(103)包括第一ge阻擋層(1031)、gesn層(1032)及第二ge阻擋層(1033)，并且，所述第一ge阻擋層(1031)、所述gesn層(1032)及所述第二ge阻擋層(1033)依次層疊形成。

進一步地，在上述實施例的基礎上，所述第一ge阻擋層(1031)的厚度為12-18nm，所述gesn層(1032)的厚度為150～200nm，所述第二ge阻擋層(1033)的厚度為400-450nm。

進一步地，在上述實施例的基礎上，所述n型ge層(104)的厚度為100-120nm。

采用本發明實施例提供的基于gesn材料的led，采用gesn代替ge作為光電集成電路中的光源，提高了發光效率，有效抑制缺陷的擴展從而獲得高質量的ge/si虛襯底；并且，在ge摻雜層和gesn本征層之間引入ge阻擋層結構，可以避免ge層的摻雜源對gesn的無意摻雜，從而提高器件的性能。

實施例四

請參照圖8a-圖8m，圖8a-圖8m為本發明實施例的一種紅外led(10)的制備方法示意圖，該制備方法包括如下步驟：

s101、選取單晶si襯底001，如圖8a所示。

s102、在250℃～350℃溫度下，利用cvd工藝在單晶si襯底001上生長40～50nm的ge籽晶層002，如圖8b所示。

s103、在550℃～600℃溫度下，利用cvd工藝在ge籽晶層002表面生長150～250nm的ge主體層003，如圖8c所示。

s104、利用cvd工藝在ge主體層003表面上生長100～150nm的sio2保護層004，如圖8d所示。

s105、將包括單晶si襯底001、ge籽晶層002、ge主體層003的整個襯底材料加熱至700℃，連續利用激光再晶化工藝處理整個襯底材料，得到晶化ge層005，自然冷卻整個襯底材料，其中激光波長為808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率為1.5kw/cm²，激光移動速度為25mm/s。

s106、利用干法刻蝕工藝刻蝕sio2保護層，得到晶化ge層005，如圖8e所示。

s107、利用離子注入工藝對晶化ge層005進行摻雜，摻雜濃度為5×10¹⁸cm^-3，形成p型晶化ge層006，然后對整個材料進行退火處理，如圖8f所示。

s108、在溫度300-350℃下，利用cvd工藝在p型晶化ge層006上生長12-18nm的第一ge阻擋層007，如圖8g所示。

s109、在h2氛圍中將溫度降到350℃以下，sncl4和geh4分別作為sn和ge源，sn組分為8％，摻ge組分為92％，在第一ge阻擋層007上生長150～200nm的gesn層008，如圖8h所示。

s110、在溫度300-350℃下，利用cvd工藝在gesn層008上生長400-450nm的第二ge阻擋層009，如圖8i所示。

s111、生長n型ge層010。將溫度降到350℃以下，在第二ge阻擋層009上繼續生長ge層，用n2作為運載氣體可以提高生長速率，以ph3作為p摻雜源，p摻雜濃度為1×10¹⁹cm^-3，形成100-120nm的n型ge層結構010，如圖8j所示。

s112、在室溫下，利用刻蝕工藝刻蝕掉包括第一ge阻擋層、gesn層及第二ge阻擋層的指定區域，露出p型晶化ge層以作p型晶化ge層金屬接觸臺面，如圖8k所示。

s113、利用等離子體增強化學氣象淀積工藝，在p型晶化ge層金屬接觸臺面及所述n型ge層上生長sio2鈍化層011，隔離臺面與外界電接觸，然后利用刻蝕工藝,選擇性刻蝕sio2鈍化層011，分別形成p型ge層接觸孔及n型ge層接觸孔，如圖8l所示。

s114、利用電子束蒸發淀積工藝，在p型ge層接觸孔及n型ge層接觸孔區域生長150～200nm的cr-au合金012作為電極，如圖8m所示。

請參照圖9，圖9為本發明實施例提供的一種lrc工藝的示意圖。lrc工藝，即激光再晶化工藝，是一種熱致相變結晶的方法，通過激光熱處理，使si襯底上ge外延層熔化再結晶，橫向釋放ge外延層的位錯缺陷，不僅可獲得高質量的ge外延層，同時，由于lrc工藝可精確控制晶化區域，一方面避免了常規工藝中si襯底與ge外延層之間的si、ge互擴問題，另一方面si/ge之間材料界面特性好。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。