全文摘要
本实用新型涉及光通讯技术领域，具体涉及一种光波导监测系统，包括光源、集成光波导和光探测器芯片；集成光波导包括基片，基片上设有多个分支光波导；每个分支光波导上还设有光溢出口；光探测器芯片还包括多个监测单元，每个监测单元包括入光区和光电转换区；每个监测单元的入光区均设于光探测器芯片的背面；光探测器芯片的背面连接于集成光波导的一表面上，每个入光区与对应的一个分支光波导的光溢出口进行光路耦合；光源射出的光进入到集成光波导内，并分成多束光分别在对应的分支光波导内传输；在每个分支光波导内传输的光的一部分从光溢出口溢出，并经对应的监测单元的入光区射入到对应的光电转换区内进行光电转换。
主设计要求
1.一种光波导监测系统，其特征在于：包括光源、集成光波导和光探测器芯片；所述集成光波导包括基片，所述基片上设有多个分支光波导；多个所述分支光波导的一端均耦合在一起，每个所述分支光波导上还设有光溢出口；所述光探测器芯片还包括多个监测单元，每个所述监测单元包括入光区和光电转换区；每个所述监测单元的入光区均设于所述光探测器芯片的背面，每个所述监测单元的光电转换区均位于所述光探测器芯片的吸收层；所述光探测器芯片的背面连接于所述集成光波导的一表面上，每个所述入光区与对应的一个所述分支光波导的光溢出口进行光路耦合；所述光源射出的光进入到所述集成光波导内，并分成多束光分别在对应的所述分支光波导内传输；在每个所述分支光波导内传输的光的一部分从所述光溢出口溢出，并经对应的所述监测单元的入光区射入到对应的所述光电转换区内进行光电转换。
设计方案
1.一种光波导监测系统，其特征在于：包括光源、集成光波导和光探测器芯片；所述集成光波导包括基片，所述基片上设有多个分支光波导；多个所述分支光波导的一端均耦合在一起，每个所述分支光波导上还设有光溢出口；
所述光探测器芯片还包括多个监测单元，每个所述监测单元包括入光区和光电转换区；每个所述监测单元的入光区均设于所述光探测器芯片的背面，每个所述监测单元的光电转换区均位于所述光探测器芯片的吸收层；所述光探测器芯片的背面连接于所述集成光波导的一表面上，每个所述入光区与对应的一个所述分支光波导的光溢出口进行光路耦合；
所述光源射出的光进入到所述集成光波导内，并分成多束光分别在对应的所述分支光波导内传输；在每个所述分支光波导内传输的光的一部分从所述光溢出口溢出，并经对应的所述监测单元的入光区射入到对应的所述光电转换区内进行光电转换。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：每个所述监测单元包括光敏区、第一电极和第二电极，每个所述监测单元的光敏区均设于所述光探测器芯片的顶层，且内端连接于所述吸收层；所述吸收层内对应所述光敏区的区域即为所述光电转换区；每个所述监测单元的光敏区的外端与对应一个所述第一电极相连接；多个所述监测单元的光敏区共用所述顶层和所述吸收层，并间隔设置。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：每个所述监测单元的第一电极和第二电极均设于所述光探测器芯片的正面并相互绝缘设置，每个所述监测单元的第二电极均与所述光探测器芯片的缓冲层相连接。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述光探测器芯片上还开设有与所述监测单元的第二电极一一对应的电极安装槽，所述电极安装槽向所述光探测器芯片正面的方向开口并贯穿所述顶层和所述吸收层，并内端位于所述缓冲层；每个所述监测单元的第二电极设于对应的所述电极安装槽内。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：多个所述监测单元呈单排设置。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述光探测器芯片的背面通过光学胶的方式胶粘于所述集成光波导的一表面上。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：还包括基底，所述光源和所述集成光波导均连接于所述基底上并间隔设置。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述基片上还设有入射光波导和分叉光波导，所述入射光波导通过所述分叉光波导与多个所述分支光波导相连接，所述光源射出的光先进入到所述入射光波导内传输，再经所述分叉光波导分成多束光，从而每束光在对应的一个所述分支光波导内传输。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：所述集成光波导与所述基底之间还设有光路耦合调节装置。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：每个所述监测单元的入光区内均设有入光增透膜。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及光通讯技术领域，具体涉及一种光波导监测系统。
背景技术
光通讯技术因其具有速度快、传输距离长及传输损耗小等优点而被社会高度重视并广泛应用。光模块是光通讯技术中的一个重要组成部分，而激光二极管芯片和光波导组成的光路系统是光模块的重要组成部分之一。
激光二极管芯片(Lasre Diode，LD)发射出的光射入到光波导内，在光波导内传输，需要对光波导内传输的光进行光功率监测。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种能够对在光波导内传输的光进行光功率监测的光路系统。
为了实现上述技术问题，本实用新型提供了一种光波导监测系统，包括光源、集成光波导和光探测器芯片；所述集成光波导包括基片，所述基片上设有多个分支光波导；多个所述分支光波导的一端均耦合在一起，每个所述分支光波导上还设有光溢出口；
所述光探测器芯片还包括多个监测单元，每个所述监测单元包括入光区和光电转换区；每个所述监测单元的入光区均设于所述光探测器芯片的背面，每个所述监测单元的光电转换区均位于所述光探测器芯片的吸收层；所述光探测器芯片的背面连接于所述集成光波导的一表面上，每个所述入光区与对应的一个所述分支光波导的光溢出口进行光路耦合；
所述光源射出的光进入到所述集成光波导内，并分成多束光分别在对应的所述分支光波导内传输；在每个所述分支光波导内传输的光的一部分从所述光溢出口溢出，并经对应的所述监测单元的入光区射入到对应的所述光电转换区内进行光电转换。
本实用新型提供的光波导监测系统通过在集成光波导上设置光探测器芯片，光探测器芯片上包括多个监测单元，每个监测单元又包括入光区和光电转换区。通过将光探测器芯片的每个监测单元的入光区与对应一个光波导进行光路耦合，在每个光波导内传输的光从光溢出口溢出的光会从对应的监测单元的入光区内进入到光电转换区进行光电转换，产生光生电流，光生电流又与光功率呈线性关系。从而通过监测在每个光波导内传输的光的光电流的变化，监测在每个光波导内传输的光的光功率的变化。而且每个监测单元的入光区均设于光探测器芯片的背面，使得光探测器芯片的背面直接连接于集成光波导上，连接结构简单、方便。
进一步地，每个所述监测单元包括光敏区、第一电极和第二电极，每个所述监测单元的光敏区均设于所述光探测器芯片的顶层，且内端连接于所述吸收层；所述吸收层内对应所述光敏区的区域即为所述光电转换区；每个所述监测单元的光敏区的外端与对应一个所述第一电极相连接；多个所述监测单元的光敏区共用所述顶层和所述吸收层，并间隔设置。
进一步地，每个所述监测单元的第一电极和第二电极均设于所述光探测器芯片的正面并相互绝缘设置，每个所述监测单元的第二电极均与所述光探测器芯片的缓冲层相连接。
进一步地，所述光探测器芯片上还开设有与所述监测单元的第二电极一一对应的电极安装槽，所述电极安装槽向所述光探测器芯片正面的方向开口并贯穿所述顶层和所述吸收层，并内端位于所述缓冲层；每个所述监测单元的第二电极设于对应的所述电极安装槽内。
进一步地，多个所述监测单元呈单排设置。
进一步地，所述光探测器芯片的背面通过光学胶的方式胶粘于所述集成光波导的一表面上。
进一步地，还包括基底，所述光源和所述集成光波导均连接于所述基底上并间隔设置。
进一步地，所述基片上还设有入射光波导和分叉光波导，所述入射光波导通过所述分叉光波导与多个所述分支光波导相连接，所述光源射出的光先进入到所述入射光波导内传输，再经所述分叉光波导分成多束光，从而每束光在对应的一个所述分支光波导内传输。
进一步地，所述集成光波导与所述基底之间还设有光路耦合调节装置。
进一步地，每个所述监测单元的入光区内均设有入光增透膜。
附图说明
本实用新型上述和\/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本实用新型提供的光波导监测系统的一实施例的主视图；
图2是本实用新型提供的光波导监测系统的一实施例的侧视图；
图3是本实用新型提供的光波导监测系统的另一实施例的主视图；
图4是图1所示的光探测器芯片的主视图；
图5是图4所示的一个监测单元沿A-A’的剖视图；
图6是图5区域C的放大图；
图7是图4所示的一个监测单元的后视图；
图8是图4所示的一个监测单元的光敏区的示意图；
图9是图4所示的一个监测单元沿B-B’的剖视图；
其中图1至图9中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1、激光二极管芯片，2、集成光波导，3、光探测器芯片，4、基片，5、分支光波导，6、衬底，7、缓冲层，8、吸收层，9、顶层，10、光敏区，11、第一电极，12、第二电极，13、电极安装槽，14、光学胶，15、基底，16、入射光波导，17、分叉光波导，18、光路耦合调节装置，19、入光增透膜,20、增透膜，21、第一电极接触孔，22、钝化膜，23、第一电极焊盘，24、第二电极焊盘，25、焊线。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参考图1和图2，为本实用新型提供的一种光波导监测系统的实施例，包括光源1、集成光波导2、光探测器芯片3和基底15。
在本实施例中，光源1为激光二极管芯片，激光二极管芯片以侧面为出光面。在其他实施例中，光源可以采用其他器件，在此不做限定。
集成光波导2包括基片4，基片4上设有多个分支光波导5，多个分支光波导5的一端均耦合在一起。多个分支光波导5的形状可相同也可以不相同。每个分支光波导5上设有光溢出口，用于在分支光波导5内传输的光会有部分可以从光溢出口溢出。
请参考图3，在另一实施例中，基片4上还设有入射光波导16和分叉光波导17，入射光波导16通过分叉光波导17与多个分支光波导5相连接，光源1射出的光先进入到入射光波导16内传输，再经分叉光波导17分出多束光，从而每束光在对应的一个分支光波导5内传输。
请参考图5，光探测器芯片3包括衬底6、缓冲层7、吸收层8和顶层9，缓冲层7位于衬底6和吸收层8之间，顶层9位于吸收层8与缓冲层7相背的一表面，顶层9相对衬底6更靠近光探测器芯片3的正面。在本实施例中，衬底6由掺铁(Fe)的磷化铟(InP)材料制成,缓冲层7由磷化铟(InP)材料制成，吸收层8由铟镓砷(InGaAs)材料制成，顶层9由磷化铟(InP)材料制成。
在本实施例中，光探测器芯片3的正面上还设有钝化膜22，即钝化膜22位于顶层与吸收层相背的一侧。
请参考图4，光探测器芯片3还包括多个监测单元，每个监测单元包括入光区和光电转换区。每个监测单元的入光区均设于光探测器芯片3的背面，每个监测单元的光电转换区均位于光探测器芯片3的吸收层8。
请参考图5和图6，每个监测单元的入光区内均设有入光增透膜19，用于增加光入射率。在本实施例中，入光增透膜19呈矩形。
请同时参考图7，每个监测单元还包括光敏区10、第一电极11和第二电极12，每个监测单元的光敏区10均设于光探测器芯片3的顶层9，并内端连接于吸收层8。吸收层8内对应光敏区10的区域即为光电转换区，光进入到光探测器芯片3内是在光电转换器内进行光电转换的。每个监测单元的光敏区10的外端与对应一个第一电极11相连接。多个监测单元的光敏区10共用顶层9和吸收层8，并间隔设置，相应的多个监测单元的光电转换区也是间隔设置的，进而每个监测单元对相应的光束分别进行光功率监测，互不影响。通过控制给相应的第一电极11和第二电极12加电从而控制相应的监测单元工作。
每个监测单元的入光增透膜19的面积大于光敏区10沿平行于光探测器芯片3表面方向的横截面积，以便于光从入光增透膜19射入能够进入到光电转换区进行光电转换。
请参考图8，在本实施例中，每个监测单元的第一电极11和第二电极12均设于光探测器芯片3的正面并相互绝缘设置，每个监测单元的第二电极12均与光探测器芯片3的缓冲层7相连接。每个监测单元的第一电极11和第二电极12分别用于连接至电源的两极，从而给光探测器芯片3加电，使得光探测器芯片3工作。一般是通过打焊线的方式实现第一电极11、第二电极12与电源的连接，由于本实施例中的第一电极11和第二电极12均设于光探测器芯片的正面，进而打焊线方便，便于连接。
请参考图9，光探测器芯片3上还开设有与监测单元的第二电极12一一对应的电极安装槽13，电极安装槽13向光探测器芯片3正面的方向开口并贯穿顶层9和吸收层8，并内端位于缓冲层7。每个监测单元的第二电极12设于对应的电极安装槽13内。
请回看图4和图5，在本实施例中，第一电极11呈圆形，光敏区10沿平行于光探测器芯片3的横截面也呈圆形且外边缘与第一电极11的边缘相对齐。第一电极11除了用于与电源相连接之外，还用于反射光，防止光从光探测器芯片3的背面入射后，而从光探测器芯片3的正面射出，增加光电转换率。
每个监测单元的第一电极11与光敏区10之间还设有增透膜20，增透膜上20上开设有第一电极接触孔21，第一电极11通过第一电极接触孔21与光敏区10相连接。增透膜20用于通过增加光入射率从而增加光从第一电极11的反射率。
第二电极12呈与第一电极11的外边缘相对应的部分弧形，使得每个监测单元可以做的很小，进而使得整个光探测器芯片3可以做的很小，进而节省整个系统的体积。
在本实施例中，每个监测单元还包括相互绝缘设置的第一电极焊盘23和第二电极焊盘24。每个监测单元的第一电极焊盘23和第二电极焊盘24均设于光探测器芯片3的正面。每个监测单元的第一电极11与第一电极焊盘23相电连接，第一电极焊盘23用于打焊线25后与外部电路电连接，从而实现给第一电极11加电。每个监测单元的第二电极12与第二电极焊盘24相电连接，第二焊盘也用于打焊线25后与外部电路电连接，从而实现给第二电极12加电。第一电极焊盘23和第二电极焊盘24均呈矩形。在其他实施例中，第一电极焊盘23和第二电极焊盘24可呈圆形或扇形等其他形状。
在本实施例中，多个监测单元呈单排设置，便于与集成光波导2上的每个分支光波导5进行光路耦合。
光探测器芯片3的背面连接于集成光波导2的一表面上，并每个入光区与对应的一个分支光波导5进行光路耦合。在本实施例中，光探测器芯片3通过光学胶14的方式胶粘于集成光波导2的一表面上，贴装结构简单方便，便于安装。
光源1和集成光波导2均连接于基底15上并间隔设置。
集成光波导2与基底15之间还设有光路耦合调节装置18，光路耦合调节装置18用于调整集成光波导2的高度，从而调整光源1射出的光在集成光波导2的入光位置，进而实现光源1与集成光波导2的光路耦合。在本实施例中，光路耦合调节装置18为垫片。在其他实施例中，光路耦合调节装置18为其他任意高度可调节的伸缩装置。
本实用新型提供的光波导检测系统的工作原理为：光源1射出的光进入到集成光波导2内，并分成多束光分别进入到对应的分支光波导5内传输，在每个分支光波导5内传输的光的一部分从光溢出口溢出，经经对应的监测单元的入光区射入到对应的光电转换区内进行光电转换。
本实用新型提供的光波导监测系统通过在集成光波导2上设置光探测器芯片3，光探测器芯片3上包括多个监测单元，每个监测单元又包括入光区和光电转换区。通过将光探测器芯片3的每个监测单元的入光区与对应一个光波导进行光路耦合，在每个光波导内传输的光从光溢出口溢出的光会从对应的监测单元的入光区内进入到光电转换区进行光电转换，产生光生电流，光生电流又与光功率呈线性关系。从而通过监测在每个光波导内传输的光的光电流的变化，监测在每个光波导内传输的光的光功率的变化。而且每个监测单元的入光区均设于光探测器芯片3的背面，使得光探测器芯片3的背面直接连接于集成光波导2上，连接结构简单、方便。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201822279161.5
申请日:2018-12-30
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:94(深圳)
授权编号:CN209400079U
授权时间:20190917
主分类号:G01J 1/42
专利分类号:G01J1/42
范畴分类:31C;
申请人:深圳市芯思杰智慧传感技术有限公司
第一申请人:深圳市芯思杰智慧传感技术有限公司
申请人地址:518000 广东省深圳市南山区学苑大道1001号南山智园A5栋4楼
发明人:刘格;杨彦伟;刘宏亮;邹颜
第一发明人:刘格
当前权利人:芯思杰技术（深圳）股份有限公司
代理人:田俊峰
代理机构:44481
代理机构编号:深圳智汇远见知识产权代理有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计