全文摘要
本实用新型涉及光通讯技术领域，具体涉及一种LD激光器背光监测光路系统，包括监视探测器芯片、激光二极管芯片和基底；监视探测器芯片包括吸收层，监视探测器芯片的背面上设有反光面，监视探测器芯片的侧面设有入光区；监视探测器芯片的正面上设有第一电极和第二电极；监视探测器芯片的背面连接于基底上；激光二极管芯片的一侧面为第一出光面，激光二极管芯片的背面连接于基底上；第一出光面的出射光从入光区射入到监视探测器芯片内并经反光面反射至吸收层内进行光电转换；使得监视探测器芯片无须辅助固定块而可直接连接于基底上；本系统使用的监视探测器芯片的第一电极和第二电极均设于芯片的正面，也无须辅助固定块作为中间电连接结构。
主设计要求
1.一种LD激光器背光监测光路系统，其特征在于：包括监视探测器芯片、激光二极管芯片和基底；所述监视探测器芯片包括吸收层，所述监视探测器芯片的背面上设有一倾斜的反光面，所述监视探测器芯片的侧面设有入光区；所述监视探测器芯片的正面上设有相互绝缘设置的第一电极和第二电极；所述监视探测器芯片的背面连接于所述基底上；所述激光二极管芯片的一侧面为第一出光面，所述激光二极管芯片的背面连接于所述基底上，所述第一出光面与所述入光区相对；所述第一出光面的出射光从所述入光区射入到所述监视探测器芯片内并经所述反光面反射至所述吸收层内进行光电转换。
设计方案
1.一种LD激光器背光监测光路系统，其特征在于：包括监视探测器芯片、激光二极管芯片和基底；
所述监视探测器芯片包括吸收层，所述监视探测器芯片的背面上设有一倾斜的反光面，所述监视探测器芯片的侧面设有入光区；所述监视探测器芯片的正面上设有相互绝缘设置的第一电极和第二电极；所述监视探测器芯片的背面连接于所述基底上；
所述激光二极管芯片的一侧面为第一出光面，所述激光二极管芯片的背面连接于所述基底上，所述第一出光面与所述入光区相对；
所述第一出光面的出射光从所述入光区射入到所述监视探测器芯片内并经所述反光面反射至所述吸收层内进行光电转换。
2.根据权利要求1所述的光路系统，其特征在于：所述反光面设于所述监视探测器芯片的衬底，并所述反光面的一端与所述衬底的一表面之间留有空隙；所述入光区为所述衬底的侧面。
3.根据权利要求2所述的光路系统，其特征在于：还包括光接收模块；所述激光二极管芯片还具有第二出光面；
所述光接收模块连接于所述基底上并与所述第二出光面位置相对，所述第二出光面的出射光射入到所述光接收模块内。
4.根据权利要求2所述的光路系统，其特征在于：还包括光接收模块；所述光接收模块位于所述监视探测器芯片远离所述激光二极管芯片的一侧；所述第一出光面的出射光从所述入光区射入到所述监视探测器芯片内，一部分光经所述反光面反射进入到所述吸收层内进行光电转换，另一部分光从所述空隙内穿过所述监视探测器芯片进入到所述光接收模块内。
5.根据权利要求1所述的光路系统，其特征在于：所述监视探测器芯片的背面与所述基底之间还设有垫片，所述垫片用于调整所述激光二极管芯片发射出的光射入到所述监视探测器芯片的入光位置。
6.根据权利要求1所述的光路系统，其特征在于：所述监视探测器芯片的正面上设有两个所述第二电极，所述第一电极位于两个所述第二电极之间。
7.根据权利要求6所述的光路系统，其特征在于：所述监视探测器芯片的正面上还设有第一电极焊盘和两个第二电极焊盘，所述第一电极焊盘通过第一电极连接线与所述第一电极电连接；
两个所述第二电极焊盘与两个所述第二电极一一对应，每个所述第二电极焊盘通过对应的第二电极连接线与对应的所述第二电极电连接；所述第一电极焊盘位于两个所述第二电极焊盘之间。
8.根据权利要求6所述的光路系统，其特征在于：所述芯片上开设有两个与所述第二电极一一对应的电极安装槽，每个所述电极安装槽均向所述监视探测器芯片正面的方向开口并贯穿所述监视探测器芯片的顶层和吸收层，每个所述电极安装槽的内端均位于所述监视探测器芯片的缓冲层；每个所述第二电极设于对应的所述电极安装槽内并与所述缓冲层相连接。
9.根据权利要求2所述的光路系统，其特征在于：所述反光面上设有反光层，所述反光层与所述反光面之间还设有第二增透膜。
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LD激光器背光监测光路系统。
背景技术
LD(LaserDiode，激光二极管芯片)激光器有两个光输出面——正向光输出面(主光输出面)和背向光输出面(次光输出面)，正向光输出面输出的光用于光信号的传输。背向光输出面输出的光被监视探测器芯片 (MonitorPhotoDiode，MPD)接收。背向光输出面输出的光进入到监视探测器芯片内产生光电流，光电流与光功率呈线性关系，从而通过监控光电流的变化，从而监控激光二极管芯片的工作状态。
现有的LD激光器背光监测光路系统为：监视探测器芯片的P型电极设于芯片的正面、N型电极设于芯片的背面，且在芯片的正面上设有入光区。在基底上连接有辅助固定块，且辅助固定块能够导电。监视探测器芯片的背面贴于辅助固定块上，以使得激光二极管芯片的背向光输出面输出的光能够从入光区射入到监视探测器芯片内。通过N型电极与辅助固定块电连接，再通过将辅助固定块电连接电源，以给监视探测器芯片加电。
需要为监视探测器芯片配置一个垂直于基底的辅助固定块，同时电源连接线也需要适应性配置。因此，现有的LD激光器背光监测光路系统结构较复杂，且成本高。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型主要目的在于，提供一种结构简单且便于安装的LD激光器背光监测光路系统。
本实用新型提供了一种LD激光器背光监测光路系统，包括监视探测器芯片、激光二极管芯片和基底；
所述监视探测器芯片包括吸收层，所述监视探测器芯片的背面上设有一倾斜的反光面，所述监视探测器芯片的侧面设有入光区；所述监视探测器芯片的正面上设有相互绝缘设置的第一电极和第二电极；所述监视探测器芯片的背面连接于所述基底上；
所述激光二极管芯片的一侧面为第一出光面，所述激光二极管芯片的背面连接于所述基底上，所述第一出光面与所述入光区相对；
所述第一出光面的出射光从所述入光区射入到所述监视探测器芯片内并经所述反光面反射至所述吸收层内进行光电转换。
本实用新型提供的LD激光器背光监测光路系统设置的监视探测器芯片在侧面设有入光区，从而使得激光二极管芯片发射出来的光从监视探测器芯片的侧面射入，进而使得监视探测器芯片无须辅助固定块而可直接连接于基底上。而且本系统使用的监视探测器芯片的第一电极和第二电极均设于芯片的正面，也无须辅助固定块作为中间电连接结构。故综上所述，本实用新型提供的LD激光器背光监测光路系统结构简单，安装方便，且成本低。
进一步地，所述反光面设于所述监视探测器芯片的衬底，并所述反光面的一端与所述衬底的一表面之间留有空隙；所述入光区为所述衬底的侧面。
进一步地，还包括光接收模块；所述激光二极管芯片还具有第二出光面；
所述光接收模块连接于所述基底上并与所述第二出光面位置相对，所述第二出光面的出射光射入到所述光接收模块内。
进一步地，还包括光接收模块；所述光接收模块位于所述监视探测器芯片远离所述激光二极管芯片的一侧；所述第一出光面的出射光从所述入光区射入到所述监视探测器芯片内，一部分光经所述反光面反射进入到所述吸收层内进行光电转换，另一部分光从所述空隙内穿过所述监视探测器芯片进入到所述光接收模块内。
进一步地，所述监视探测器芯片的背面与所述基底之间还设有垫片，所述垫片用于调整所述激光二极管芯片发射出的光射入到所述监视探测器芯片的入光位置。
进一步地，所述监视探测器芯片的正面上设有两个所述第二电极，所述第一电极位于两个所述第二电极之间。
进一步地，所述监视探测器芯片的正面上还设有第一电极焊盘和两个第二电极焊盘，所述第一电极焊盘通过第一电极连接线与所述第一电极电连接；
两个所述第二电极焊盘与两个所述第二电极一一对应，每个所述第二电极焊盘通过对应的第二电极连接线与对应的所述第二电极电连接；所述第一电极焊盘位于两个所述第二电极焊盘之间。
进一步地，所述芯片上开设有两个与所述第二电极一一对应的电极安装槽，每个所述电极安装槽均向所述监视探测器芯片正面的方向开口并贯穿所述监视探测器芯片的顶层和吸收层，每个所述电极安装槽的内端均位于所述监视探测器芯片的缓冲层；每个所述第二电极设于对应的所述电极安装槽内并与所述缓冲层相连接。
进一步地，所述反光面上设有反光层，所述反光层与所述反光面之间还设有第二增透膜。
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LD激光器背光监测光路系统的一实施例的示意图；
图2是图1所示的监视探测器芯片的主视图；
图3是图2所示的监视探测器芯片沿A－A’的剖视图；
图4是图1所示的监视探测器芯片的光敏区的示意图；
图5是图1所示的监视探测器芯片的绝缘膜的示意图；
图6是图2所示的监视探测器芯片沿B－B’的剖视图；
图7是图6区域C的放大图；
图8是图1所示的监视探测器芯片的后视图；
图9是本实用新型提供的LD激光器背光监测光路系统的另一实施例的示意图。
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、监视探测器芯片，2、激光二极管芯片，3、光接收模块，4、基底， 5、衬底，6、缓冲层，7、吸收层，8、顶层，9、钝化膜，10、光敏区，11、第一电极，12、第二电极，13、第一增透膜，14、第一电极接触孔，15、第一电极焊盘，16、第一电极连接线，17、电极安装槽，18、第二电极焊盘， 19、第二电极连接线，20、绝缘膜，21、反光面，22、空隙，23、反光槽， 24、反光层，25、第二增透膜，26、垫片，27、第一出光面，28、第二出光面，29、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，为本实用新型提供的一种LD激光器背光监测光路系统的实施例，包括监视探测器芯片1、激光二极管芯片2、光接收模块3和基底4。
请参考图2和图3，监视探测器芯片1包括外延层，外延层包括衬底5、缓冲层6、吸收层7和顶层8。缓冲层6位于衬底5和吸收层7之间，顶层8 位于吸收层7与缓冲层6相背的一侧，顶层8相对衬底5更靠近监视探测器芯片1的正面。
在本实施例中，衬底5由掺铁(Fe)的磷化铟(InP)材料制成,缓冲层 6由磷化铟(InP)材料制成，吸收层7由铟镓砷(InGaAs)材料制成，顶层 8由磷化铟(InP)材料制成。
监视探测器芯片1的正面上还设有钝化膜9，钝化膜9位于顶层8与吸收层7相背的一表面。
请同时参考图4，在顶层8内设有光敏区10，光敏区10的内端连接于吸收层7。光敏区10由对顶层8掺杂P型材料扩散形成。在本实施例中，扩散源为磷化锌(Zn3<\/sub>P2<\/sub>)。根据本领域人员所知，在其他实施例中，扩散源可以为其他P型材料，在此不做限定。
吸收层7内对应光敏区10的区域为光电转换区，光射入到监视探测器芯片1内是在光电转换区内进行光电转换的。
监视探测器芯片1的正面上设有相互绝缘设置的第一电极11和第二电极12，即第一电极11设于顶层8与吸收层7相背的一侧。第一电极11与光敏区10的外端相连接，第一电极11由金属材料制成。在本实施例中，第一电极11与光敏区10的形状相同均呈矩形，且第一电极11位于光敏区10的正上方，第一电极11的外边缘与光敏区10沿平行于监视探测器芯片1表面方向的横截面的外边缘相对齐，第一电极11为钛铂金(TiPtAu)金属结构。第一电极11用于与电源的负极相电连接。同时第一电极11也起到反射光的作用，防止入射光经反光面21反射后从监视探测器芯片1的正面射出。
第一电极11与光敏区10之间还设有第一增透膜13，第一增透膜13上开设有第一电极接触孔14，第一电极11通过第一电极接触孔14与光敏区 10相连接。第一增透膜13用于增加光经第一电极11反射的反射率。
在其他实施例中，第一电极11也可呈圆形或正方形等其他形状，第一增透膜13由氮化硅(Si3<\/sub>N4<\/sub>)材料制成。
监视探测器芯片1的正面上还设有第一电极焊盘15，第一电极焊盘15 通过第一电极连接线16与第一电极11电连接。第一电极焊盘15用于打焊线29。在本实施例中，第一电极焊盘15呈圆形。
第二电极12与缓冲层6相连接，第二电极12用于与电源的正极相电连接。在实际应用时，第一电极11和第二电极12分别电连接至电路板，电路板再电连接至电源的两极，从而给监视探测器芯片1加电。第一电极11和第二电极12均通过打焊线的方式与电路板实现电连接。
在本实施例中，监视探测器芯片1的正面上设有两个第二电极12，第一电极11设于两个第二电极12之间。在实际使用时，电源的正、负极位置不确定，采用这种结构的监视探测器芯片1就比较方便。例如，当电源的正极在左、负极在右时，可以连接位于左侧的第二电极12和位于中间的第一电极11。当电源的正极在右、负极在左时，可以相应的连接在右侧的第二电极 12和在中间的第一电极11，连接方便，打焊线也方便，且焊线不交叉，不容易短路。
具体地，监视探测器芯片1上开设有两个与第二电极12一一对应的电极安装槽17，每个电极安装槽17均向监视探测器芯片1正面的方向开口并贯穿吸收层7和顶层8，每个电极安装槽17的内端均位于缓冲层6，每个第二电极12设于对应的电极安装槽17内并与缓冲层6相连接。在本实施例中，采用蚀刻工艺在监视探测器芯片1上腐蚀出两个电极安装槽17，并在每个电极安装槽17内蒸镀相应的第二电极12，第二电极12分布于电极安装槽17 的内表面并延伸至电极安装槽17的外边缘，位于电极安装槽17外边缘的第二电极12位于钝化膜9上。
监视探测器芯片1的正面上还设有两个第二电极焊盘18，两个第二电极焊盘18与两个第二电极12一一对应，每个第二电极焊盘18通过对应的第二电极连接线19与对应的第二电极12电连接。第二电极焊盘18用于打焊线29。
在本实施例中，第一电极焊盘15位于两个第二电极焊盘18之间，两个第二电极焊盘18均呈矩形。
监视探测器芯片1的正面上还设有绝缘膜20，绝缘膜20覆盖于第一电极11、第一电极连接线16、两个第二电极12和两个第二电极连接线19上，并第一电极11分别与两个第二电极12之间的位置也设有绝缘膜20，增加气密性，并防水汽，以避免第一电极11分别与两个第二电极12短路。在本实施例中，绝缘膜20由二氧化硅(SiO2<\/sub>)材料制成。
请同时参考图6和图7，监视探测器芯片1的背面上设有一倾斜的反光面21。在本实施例中，反光面21设于衬底5上，并且反光面21的一端与衬底5的一表面之间留有空隙22。具体地，在监视探测器芯片1的背面开设反光槽23，反光槽23开设于衬底5上，反光槽23的一表面与监视探测器芯片 1的一表面呈角度即为反光面21。反光面21上设有反光层24以用于反射光线，在本实施例中，反光层24由金属材料制成。
反光层24与反光面21之间还设有第二增透膜25，以增加反射率。在本实施例中，第二增透膜25由氮化硅(Si3<\/sub>N4<\/sub>)材料制成。
反光槽23深至衬底5的一部分，并不贯穿于整个衬底5，以防止监视探测器芯片1断裂，且与衬底5的一表面之间留有空隙22，以便于激光从衬底 5的侧面射入监视探测器芯片1内，而有一部分光不经过反光面21而穿过监视探测器芯片1，继续进行光信号的传输。
监视探测器芯片1的侧面设有入光区。在本实施例中，入光区为衬底5 的侧面，即激光从衬底5的侧面射入监视探测器芯片1，而不能从监视探测器芯片1的其他层射入。
监视探测器芯片1的背面连接于基底4上。监视探测器芯片1的背面与基底4之间还设有垫片26，可以根据需要来设置不同厚度的垫片26，通过设置不同厚度的垫片26来调整激光二极管芯片2发射出来的激光射入到监视探测器芯片1的入光位置。
激光二极管芯片2位置相对的两个侧面分别为第一出光面27和第二出光面28。激光二极管芯片2的背面连接于基底4上，并第一出光面27与监视探测器芯片1的入光区相对。
激光二极管芯片2从第一出光面27射出的光从监视探测器芯片1的入光区射入到监视探测器芯片1内并经反光面21反射后进入到吸收层7内进行光电转换，从而产生光生电流，光生电流与光功率呈线性关系，从而通过监控光生电流的变化来监控激光二极管芯片2的工作状态。
在本实施例中，激光二极管芯片2胶粘于基底4上。
光接收模块3连接于基底4上，并位于激光二极管芯片2远离监视探测器芯片1的一侧，即光接收模块3与第二出光面28的位置相对。
激光二极管芯片2从第二出光面28发射出的光射入到光接收模块3内进行光信号的传输。
在本实施例中，第一出光面27为激光二极管芯片2的次出光面，即为背向光出光面，第一出光面27输出的光为背向光，第二出光面28为激光二极管芯片2的主出光面，第二出光面28输出的光用于光信号的传输，此时监视探测器芯片1用于背光监测。
监视探测器芯片1的背面上也设有第二增透膜25。在生产制造时，在外延层的背面蚀刻出反光槽23后，采用等离子体增强化学的气相沉积法 (Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposition，PECVD)在外延层的背面生长第二增透膜25，再在第二增透膜25上采用电子束蒸发工艺蒸镀金属反光层24。
请参考图8，为本实用新型提供的LD激光器背光监测光路系统的另一实施例，光接收模块3位于监视探测器芯片1远离激光二极管芯片2的一侧。激光二极管芯片2从第一出光面27发射出的光从监视探测器芯片1的入光区射入监视探测器芯片1内，一部分光经反光面21反射到吸收层7内的光电转换区进行光电转换，另一部分光从反光面21与衬底5一表面之间的空隙22内穿过监视探测器芯片1，而进入到光接收模块3内进行光信号的传输。原因是这部分光未经过反光面21反射而无损穿过监视探测器芯片1。
此时，第一出光面27为激光二极管芯片2的主出光面，第二出光面28 为激光二极管芯片2的次出光面，监视探测器芯片1除了起到监测激光二极管芯片2的工作状态的作用外，还起到了分光的作用。使用这一实施例提供的光路系统无须使用光分路器，即可实现分光和光功率监控，减少了光路系统的器件的使用，减小了光路系统的体积，同时也降低了成本。
可通过控制反光面21在垂直于监视探测器芯片1方向上的正投影占衬底5垂直于监视探测器芯片1方向上的比例，来控制分光比。
本实用新型提供的LD激光器背光监测光路系统设置的监视探测器芯片 1在侧面设有入光区，从而使得激光二极管芯片2发射出来的光从监视探测器芯片1的侧面射入，进而使得监视探测器芯片1无须辅助固定块而可直接连接于基底4上。而且本系统使用的监视探测器芯片1的第一电极11和第二电极12均设于芯片的正面，也无须辅助固定块作为中间电连接结构。故综上所述，本实用新型提供的LD激光器背光监测光路系统结构简单，安装方便，且成本低。
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。
以上所述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:CN201822277990.X
申请日:2018-12-29
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:94(深圳)
授权编号:CN209400078U
授权时间:20190917
主分类号:G01J 1/42
专利分类号:G01J1/42;G01J1/04
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;刘宏亮;杨彦伟;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