[发明专利]一种光电探测器及光电转换方法

说明书

技术领域

本发明属于光电子/微电子器件领域，更具体涉及一种用于光通信接收系统的具有电场优化性能的光电探测器及光电转换方法。

背景技术

光电探测器是光电子技术的核心部件，建立了光信息与电信号之间的联系，在生活、科研、军事等方面起着重要的作用，因此对光电探测器的研究引起越来越多的重视。光电探测器应用于光通信接收系统。现有的光电探测器是通过引脚从光通信接收系统引入偏置电压并传输至偏置电压网络，然后反向地加载到探测器芯片的正负极；接着，探测器芯片在偏置电压网络的作用下将耦合光纤传输的激光信号转换成电信号，传输给共面波导；最后由共面波导将电信号传输到管壳外面。通常，光通信接收系统提供的偏置电压是固定的，大都为3V。然而，不同的探测器芯片的工作特性存在差异，即不同的探测器芯片的最大响应度对应于不同的偏置电压。所以在固定电压条件下，探测器芯片不一定工作在最优状态。这种情况下，如果实际提供的固定偏置电压小于探测器芯片性能最优时所需的偏置电压，就会使探测器芯片的响应度减弱，光功率转换为光电流的线性区间减小，导致探测器芯片的饱和光功率变小，从而转换得到的电信号的功率也随之减小。尤其，当探测大功率激光信号时，由于探测器芯片的工作性能与输入的激光信号功率不匹配，大量光生载流子不能及时运输到探测器芯片的P、N极而在探测器芯片内部堆积，导致探测过程中容易出现误码扰码等现象。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于以上问题，本发明的主要目的在于提出一种电场优化的光电探测器及光电转换方法，以解决上述技术问题中的至少之一。

(二)技术方案

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种光电探测器包括微电子芯片、偏置电压网络、和探测器芯片；所述微电子芯片用于将输入至光电探测器的第一偏置电压进行大小调节，得到第二偏置电压，并将所述第二偏置电压传输至偏置电压网络；所述第二偏置电压的值为当输入探测器芯片的光功率为光电探测器允许的最大值时的饱和偏置电压值；所述偏置电压网络用于对所述第二偏置电压进行处理，转换为电压大小不变、适用于所述探测器芯片的第三偏置电压，然后反向地加载到探测器芯片上；所述探测器芯片在第三偏置电压的驱动下将激光信号转换成电信号。

所述微电子芯片包括调压模块；所述调压模块用于对所述第一偏置电压的大小进行调节；所述调压模块包括可调电阻。所述微电子芯片输出的第二偏置电压的范围是1V-12V。所述偏置电压网络对第二偏置电压进行处理包括滤波、隔断直流、和50Ω阻抗匹配中的至少之一。

所述光电探测器还包括共面波导，所述共面波导用于将所述探测器芯片转换得到的电信号传输至光电探测器外部；所述的共面波导阻抗为50Ω。还包括耦合光纤，所述耦合光纤用于传输所述激光信号至所述探测器芯片上；所述耦合光纤包括透镜光纤。还包括热沉，所述热沉用于散热。

本发明还提供了一种使用上述光电探测器进行光电转换的方法，包括以下步骤：

S1、微电子芯片将输入至光电探测器的第一偏置电压进行大小调节，得到第二偏置电压，并将所述第二偏置电压传输至偏置电压网络；

S2、偏置电压网络对对所述第二电压进行处理，转换为电压大小不变、适用于所述探测器芯片的第三偏置电压，然后反向地加载到探测器芯片上；

S3、探测器芯片在第三偏置电压的驱动下将激光信号转换成电信号。

(三)有益效果

1、本发明在光电探测器中加入微电子芯片，通过微电子芯片对输入光电探测器的固定偏置电压进行调节，可以有效地调节加载在探测器芯片上的偏置电压大小，从而提高了探测器芯片的工作效率，使光电探测器的线性工作范围增大，适用于光通信接收系统。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的光电探测器结构示意图；

图2是根据本发明一实施例的光电探测器光电转换方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。