一種用于密集波分復(fù)用系統(tǒng)的大張角寬帶自準(zhǔn)直光探測器技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)提供一種用于密集波分復(fù)用系統(tǒng)的大張角寬帶自準(zhǔn)直光探測器，包括襯底（1）、光子晶體（2）、波導(dǎo)（3）、垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)（4）與InGaAs?PIN光電二極管（5），光子晶體（2）制備在襯底（1）的前端，垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)（4）生長在襯底（1）的后端的正面，波導(dǎo)（3）連接襯底（1）前端的光子晶體（2）和后端的垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)（4），InGaAs?PIN光電二極管（5）鍵合在垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)（4）的上方。本實(shí)用新型專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：加入了光子晶體，實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)寬角度入射，同時(shí)，多層介質(zhì)膜構(gòu)成的多腔結(jié)構(gòu)濾波器具有更好的平頂陡邊窄帶頻譜響應(yīng)，提高了通帶效果，同時(shí)降低了通信成本，更加有利于與有源/無源光器件的集成。（*該技術(shù)在2023年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本技術(shù)提供一種用于密集波分復(fù)用系統(tǒng)的大張角寬帶自準(zhǔn)直光探測器，包括襯底（1）、光子晶體（2）、波導(dǎo)（3）、垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)（4）與InGaAs?PIN光電二極管（5），光子晶體（2）制備在襯底（1）的前端，垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)（4）生長在襯底（1）的后端的正面，波導(dǎo)（3）連接襯底（1）前端的光子晶體（2）和后端的垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)（4），InGaAs?PIN光電二極管（5）鍵合在垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)（4）的上方。本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：加入了光子晶體，實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)寬角度入射，同時(shí)，多層介質(zhì)膜構(gòu)成的多腔結(jié)構(gòu)濾波器具有更好的平頂陡邊窄帶頻譜響應(yīng)，提高了通帶效果，同時(shí)降低了通信成本，更加有利于與有源/無源光器件的集成。【專利說明】一種用于密集波分復(fù)用系統(tǒng)的大張角寬帶自準(zhǔn)直光探測器
本技術(shù)涉及光通信設(shè)備，尤其涉及一種光探測器。
技術(shù)介紹
采用波分復(fù)用技術(shù)的光纖通信系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)帶寬的充分利用。密集波分復(fù)用器件的發(fā)展是推動(dòng)波分復(fù)用技術(shù)發(fā)展的核心力量。根據(jù)制造方法不同，密集波分復(fù)用接收器件可分為幾種類型，光探測器是其中一種。但是，傳統(tǒng)的光探測器仍然存在著一定的缺陷，尤其是密集波分復(fù)用技術(shù)對光探測器的響應(yīng)帶寬提出了更高的要求(根據(jù)ITU-T的建議要求帶寬間隔應(yīng)為0.8nm，對應(yīng)IOOGHz的帶寬)，響應(yīng)曲線為平頂陡邊才能在相同的帶寬下有效容納更多的信道容量。此夕卜，光探測器的響應(yīng)度偏低，對于光入射角度的要求偏高也是需要解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的所要解決的技術(shù)問題在于提供一種高響應(yīng)帶寬的用于密集波分復(fù)用系統(tǒng)的大張角寬帶自準(zhǔn)直光探測器。本技術(shù)采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的:一種用于密集波分復(fù)用系統(tǒng)的大張角寬帶自準(zhǔn)直光探測器，包括襯底(I)、光子晶體(2)、波導(dǎo)(3)、垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)(4)與InGaAs PIN光電二極管(5 )，所述光子晶體(2 )制備在襯底(I)的前端，所述垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)(4)生長在襯底(I)的后端的正面，所述波導(dǎo)(3)連接襯底(I)前端的光子晶體(2)和后端的垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)(4)，所述InGaAs PIN光電二極管(5)鍵合在垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)(4)的上方。具體的，所述襯底(I)是SOI襯底或者是半導(dǎo)體襯底。優(yōu)化的，所述襯底(I)采用SOI襯底，該SOI襯底的結(jié)構(gòu)自下而上為:Si襯底、Si02層、Si層。優(yōu)化的，所述光子晶體(2)的結(jié)構(gòu)為:由三角對稱分布的空氣柱構(gòu)成橢圓孔的陣列排布。優(yōu)化的，所述光子晶體(2)的晶格常數(shù)x=704nm，橢圓孔的長軸半徑xl=632nm，橢圓孔的短軸半徑x2=285nm。優(yōu)化的，所述垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)(4)具有四個(gè)反射膜:第一反射膜(41)、第二反射膜(42)、第三反射膜(43)、第四反射膜(44)，相鄰的兩個(gè)反射膜之間的空間成為腔:第一腔(A )、第二腔(B )、第三腔(C )，相鄰的兩個(gè)反射膜彼此平行。優(yōu)化的，所述InGaAs PIN光電二極管(5)的結(jié)構(gòu)為自上而下的:InGaAs ρ型接觸電極/InP間隔層/InGaAs吸收層/InP η型接觸電極。優(yōu)化的，所述InGaAs PIN光電二極管(5)最上層的InGaAs ρ型接觸電極上方具有環(huán)形P型接觸電極，InP η型接觸電極上方四周具有一臺(tái)面，該臺(tái)面上具有環(huán)形η型接觸電極本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于:加入了光子晶體，實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)寬角度入射，同時(shí)，多層介質(zhì)膜構(gòu)成的多腔結(jié)構(gòu)濾波器具有更好的平頂陡邊窄帶頻譜響應(yīng)，提高了通帶效果，從而實(shí)現(xiàn)了為信道間隔為IOOGHz的密集波分復(fù)用接收提供了一種性能優(yōu)良的光探測器，同時(shí)降低了通信成本，更加有利于與有源/無源光器件的集成。【專利附圖】【附圖說明】圖1為本技術(shù)用于密集波分復(fù)用系統(tǒng)的大張角寬帶自準(zhǔn)直光探測器的側(cè)面示意圖。圖2為本技術(shù)用于密集波分復(fù)用系統(tǒng)的大張角寬帶自準(zhǔn)直光探測器的俯面示意圖。【具體實(shí)施方式】以下結(jié)合附圖對本技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的描述。請參閱圖1及圖2所示，本技術(shù)用于密集波分復(fù)用系統(tǒng)的大張角寬帶自準(zhǔn)直光探測器包括襯底1、光子晶體2、波導(dǎo)3、垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)4與InGaAs PIN光電二極管5。所述襯底I可以是SOI襯底或者是半導(dǎo)體襯底，作為一個(gè)具體的例子，所述襯底I采用SOI襯底，該SOI襯底的外延結(jié)構(gòu)是在半絕緣的Si襯底上生長而成的，因此該SOI襯底的結(jié)構(gòu)自下而上為:Si襯底、Si02層、Si層。光子晶體2制備在襯底I的前端，光子晶體2的結(jié)構(gòu)為:由三角對稱分布的空氣柱構(gòu)成橢圓孔的陣列排布，晶格常數(shù)為X，橢圓孔的長軸半徑為xl，橢圓孔的短軸半徑為χ2。作為一個(gè)具體的選擇，x=704nm, xl=632nm, x2=285nm。所述垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)4生長在襯底I的后端的正面，呈長方體型結(jié)構(gòu)，垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)4的長度為hl，寬度為wl，作為一個(gè)具體的例子，垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu) 4 的垂直方向上層結(jié)構(gòu)是:Sub/ (LH) NIL (3H) L (HL) 4H (LH) 4L (4H) L (HL) 2H (LH) 3L (9H)L(HL) 2H(LH)4L(5H) (LH)N2L/Air，式中，Sub 是硅襯底 Si，H 是五氧化二鉭 Ta205，L 是二氧化硅Si02，介質(zhì)膜膜層系數(shù)Nl=6?8，N2=5?7。垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)4具有四個(gè)反射膜:反射膜41、反射膜42、反射膜43、反射膜44，反射膜41、42、43、44的介質(zhì)材料是按反射率設(shè)計(jì)要求的多層介質(zhì)膜。相鄰的兩個(gè)反射膜之間的空間成為腔:腔A、腔B、腔C，腔中所填充材料為二氧化硅Si02。相鄰的兩個(gè)反射膜彼此平行，反射膜41、42與其中間的腔A構(gòu)成一個(gè)法布里-玻羅(Fabry-P6rot)腔，簡稱F-P腔。反射膜42、43與其中間的腔B構(gòu)成一個(gè)F-P腔。反射膜43、44與其中間的腔C構(gòu)成一個(gè)F-P腔。適當(dāng)?shù)剡x取四個(gè)反射膜41、42、43、44各自的反射率以及三個(gè)腔A、B、C各自的光學(xué)厚度，每個(gè)反射膜的反射率達(dá)到99%以上，每個(gè)腔的光學(xué)厚度為(1/2) λ0的整數(shù)倍(λ 0=1550ηπι)。所述波導(dǎo)3連接襯底I前端的光子晶體2和后端的垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)4，波導(dǎo)3的長度為h2=4500nm，寬度為w2=1200nm，厚度為d2=2000nm。所述InGaAs PIN光電二極管5的結(jié)構(gòu)為自上而下的:InGaAs ρ型接觸電極/InP間隔層/InGaAs吸收層/InP η型接觸電極。InGaAs PIN光電二極管5的外延結(jié)構(gòu)是在半絕緣的InP襯底上生長而成的。所述InGaAs PIN光電二極管5的外延結(jié)構(gòu)生長設(shè)備是德國Aixtron公司的3X2〃CCS InP低壓M0CVD，在650°C的生長溫度下完成InP-1nGaAs-1nP材料的PIN光電二極管的生長。所述InGaAs PIN光電二極管5鍵合在垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)4的上方。所述InGaAs PIN光電二極管5最上層的InGaAs ρ型接觸電極上方具有環(huán)形P型接觸電極，InP η型接觸電極上方四周具有一臺(tái)面，該臺(tái)面上具有環(huán)形η型接觸電極。本技術(shù)用于密集波分復(fù)用系統(tǒng)的大張角寬帶自準(zhǔn)直光探測器的制備方法包括以下步驟:S1、在SOI襯底前端制備橢圓孔狀的光子晶體；S2、在SOI襯底后端生長本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于密集波分復(fù)用系統(tǒng)的大張角寬帶自準(zhǔn)直光探測器，其特征在于：包括襯底（1）、光子晶體（2）、波導(dǎo)（3）、垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)（4）與InGaAs?PIN光電二極管（5），所述光子晶體（2）制備在襯底（1）的前端，所述垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)（4）生長在襯底（1）的后端的正面，所述波導(dǎo)（3）連接襯底（1）前端的光子晶體（2）和后端的垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)（4），所述InGaAs?PIN光電二極管（5）鍵合在垂直多層介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)（4）的上方。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：范鑫燁，郭進(jìn)，馮俊波，藤婕，崔乃迪，
申請(專利權(quán))人：中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，
類型：實(shí)用新型
國別省市：