[实用新型]高速激光二极管组件无效
申请号: | 88201117.0 | 申请日: | 1988-01-29 |
公开(公告)号: | CN2038678U | 公开(公告)日: | 1989-05-31 |
发明(设计)人: | 詹玉书;许宝西;许长存;过己吉;蔡德芳;王首山 | 申请(专利权)人: | 西北电讯工程学院 |
主分类号: | H01S3/20 | 分类号: | H01S3/20 |
代理公司: | 陕西省发明专利服务中心 | 代理人: | 韦全生 |
地址: | 陕西省西安*** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 高速 激光二极管 组件 | ||
本实用新型属于半导体激光器。
目前普通的双异质结(DH)半导体激光器,由于PN结结电容和引线电感较大的原因,使半导体激光器的调制带宽限制在1GHZ以下,一般只能达到300~500MHZ。为此有人曾直接将激光二极管的芯片安装在微带的一端,从另一端输入高频信号进行调制,这样虽然能降低引线电感,但结电容的影响无法克服。即是采用结电容较小的芯片,如掩埋式双异质结(BH)激光二极管芯片,其调制带宽也只能达到1GHZ。这种结构无法采用廉价的电极条形双异质结激光二极管芯片,因而造价昂贵。同时,因该结构与普通激光二极管一样,PN结结电阻很小,因而使其输入阻抗很低,不能和普通的50Ω传输线相匹配,这样将容易产生调制畸变和浪涌电流,致使系统的误码率升高,激光二极管容易损坏。随着高次群光纤通讯、超高速光信息处理和超高速光电子仪器的迅速发展,对半导体激光器(又称激光二极管)的高速调制特性提出了更高的要求,即要求调制频率与调制带宽更高。而现有的半导体激光器,正如上述缺点的限制,不能适应这种需要,因而需要研制出一种新的器件。
本实用新型的目的是:研制出一种价格低廉,调制带宽可提高到2GHZ,并能解决阻抗匹配和消除浪涌电流影响的高速激光二极管组件。
本实用新型的实现是:采用普通的电极条形双异质结激光二极管芯片,将其和微带匹配驱动电路一起制作成组件,把激光二极管芯片视为一个微波电路元件,与其它微带匹配驱动电路元件一起来考虑,用微波电路的分析方法进行设计,以补偿结电容和引线电感的影响,使调制带宽达到2GHZ,使组件的输入阻抗为50Ω,与普通的50Ω传输线相匹配,克服浪涌电流的影响。
附图为本实用新型的一个实施例。
图1(a)为本实用新型的电路原理图,图1(b)为激光二极管芯片LD的等效电路图。图1(b)中Cj为PN结的结电容,Rj为结电阻,Ls为引线电感。由于激光二极管芯片直接安装在微带电路上,所以引线电感LS的数值比普通激光二极管小得多。图1(a)中,L1是补偿电感,C1是补偿电容,L2是扼流电感,C2是旁通电容,它们的作用是补偿激光二极管芯片的结电容Cj和引线电感LS的影响,同时为直流偏置电流提供通路,使直流电源和高频信号隔离。R为匹配电阻,它和Rj之和等于50Ω,使其与阻抗为50Ω的馈线相匹配。C为隔直流电容。SD为肖特基二极管,它与激光二极管芯片反向并联,以保护激光二极管芯片LD免受反向脉冲和浪涌电流的破坏。L1、C1、L2、C2和R的数值由调制带宽和激光二极管芯片的参数(结电容、结电阻和引线电感)来确定,并与肖特基二极管一起组成了微带匹配驱动电路。图中的LD代表激光二极管芯片。
图2是本实用新型原理图1(a)的具体实施方案之一。其中[1]为激光二极管芯片,芯片安装在热沉[2]上,热沉[2]同时也是激光二极管芯片的一个电极,芯片的另一电极通过引线[3]和微带电路相连接。微带电路片[13]是用陶瓷板或其它绝缘材料板作成,陶瓷板的背面镀有金属膜作为电路的公共电极。其它电路元件均直接作在陶瓷板的正面,或焊接在陶瓷板正面上。[4]为微带结构的肖特基二极管SD,[5]为微带电阻R,[6]为电容C,[7]为扼流电感L2,[8]为电容C2,[9]为电容C1,高阻线[10]为电感L1。组件工作时,高频信号从同轴线接头[12]输入,偏置直流从同轴接头[11]输入。整个微带电路片[13]连同芯片[1]一起置于方形平底金属盒[14]中,激光从金属盒[14]的窗口输出。
本实用新型具有如下优点:
1.采用了普通电极条形双异质结半导体激光二极管芯片,使组件造价低廉。
2.微带匹配驱动电路与激光芯片做成一体,使其结构紧凑,使用方便,可有效的补偿芯片PN结结电容和引线电感的影响,使调制带宽提高到2GHZ(或调制码率达到2Gbit/S)。同时还可用于脉冲调制以产生重复频率为1GHZ以上超短激光脉冲。
3.组件的高频输入阻抗为50Ω,可与标准传输系统相匹配。在200MHZ~2GHZ范围内,驻波比S在1.2~1.8范围内变化,因此可避免调制畸变和浪涌电流的产生,同时还装有防止负脉冲和浪涌电流破坏的保护元件,因而使组件工作更加可靠。
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