高速雷射二極體組件的製作方法
2023-05-30 03:43:51 3
專利名稱：高速雷射二極體組件的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於半導體雷射器。
目前普通的雙異質結(DH)半導體雷射器，由於PN結結電容和引線電感較大的原因，使半導體雷射器的調製帶寬限制在1GHZ以下，一般只能達到300～500MHZ。為此有人曾直接將雷射二極體的晶片安裝在微帶的一端，從另一端輸入高頻信號進行調製，這樣雖然能降低引線電感，但結電容的影響無法克服。即是採用結電容較小的晶片，如掩埋式雙異質結(BH)雷射二極體晶片，其調製帶寬也只能達到1GHZ。這種結構無法採用廉價的電極條形雙異質結雷射二極體晶片，因而造價昂貴。同時，因該結構與普通雷射二極體一樣，PN結結電阻很小，因而使其輸入阻抗很低，不能和普通的50Ω傳輸線相匹配，這樣將容易產生調製畸變和浪湧電流，致使系統的誤碼率升高，雷射二極體容易損壞。隨著高次群光纖通訊、超高速光信息處理和超高速光電子儀器的迅速發展，對半導體雷射器(又稱雷射二極體)的高速調製特性提出了更高的要求，即要求調製頻率與調製帶寬更高。而現有的半導體雷射器，正如上述缺點的限制，不能適應這種需要，因而需要研製出一種新的器件。
本實用新型的目的是研製出一種價格低廉，調製帶寬可提高到2GHZ，並能解決阻抗匹配和消除浪湧電流影響的高速雷射二極體組件。
本實用新型的實現是採用普通的電極條形雙異質結雷射二極體晶片，將其和微帶匹配驅動電路一起製作成組件，把雷射二極體晶片視為一個微波電路元件，與其它微帶匹配驅動電路元件一起來考慮，用微波電路的分析方法進行設計，以補償結電容和引線電感的影響，使調製帶寬達到2GHZ，使組件的輸入阻抗為50Ω，與普通的50Ω傳輸線相匹配，克服浪湧電流的影響。
附圖為本實用新型的一個實施例。
圖1(a)為本實用新型的電路原理圖，圖1(b)為雷射二極體晶片LD的等效電路圖。圖1(b)中Cj為PN結的結電容，Rj為結電阻，Ls為引線電感。由於雷射二極體晶片直接安裝在微帶電路上，所以引線電感LS的數值比普通雷射二極體小得多。圖1(a)中，L1是補償電感，C1是補償電容，L2是扼流電感，C2是旁通電容，它們的作用是補償雷射二極體晶片的結電容Cj和引線電感LS的影響，同時為直流偏置電流提供通路，使直流電源和高頻信號隔離。R為匹配電阻，它和Rj之和等於50Ω，使其與阻抗為50Ω的饋線相匹配。C為隔直流電容。SD為肖特基二極體，它與雷射二極體晶片反向並聯，以保護雷射二極體晶片LD免受反向脈衝和浪湧電流的破壞。L1、C1、L2、C2和R的數值由調製帶寬和雷射二極體晶片的參數(結電容、結電阻和引線電感)來確定，並與肖特基二極體一起組成了微帶匹配驅動電路。圖中的LD代表雷射二極體晶片。
圖2是本實用新型原理圖1(a)的具體實施方案之一。其中［1］為雷射二極體晶片，晶片安裝在熱沉［2］上，熱沉［2］同時也是雷射二極體晶片的一個電極，晶片的另一電極通過引線［3］和微帶電路相連接。微帶電路片［13］是用陶瓷板或其它絕緣材料板作成，陶瓷板的背面鍍有金屬膜作為電路的公共電極。其它電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］為微帶結構的肖特基二極體SD，［5］為微帶電阻R，［6］為電容C，［7］為扼流電感L2，［8］為電容C2，［9］為電容C1，高阻線［10］為電感L1。組件工作時，高頻信號從同軸線接頭［12］輸入，偏置直流從同軸接頭［11］輸入。整個微帶電路片［13］連同晶片［1］一起置於方形平底金屬盒［14］中，雷射從金屬盒［14］的窗口輸出。
本實用新型具有如下優點1.採用了普通電極條形雙異質結半導體雷射二極體晶片，使組件造價低廉。
2.微帶匹配驅動電路與雷射晶片做成一體，使其結構緊湊，使用方便，可有效的補償晶片PN結結電容和引線電感的影響，使調製帶寬提高到2GHZ(或調製碼率達到2Gbit／S)。同時還可用於脈衝調製以產生重複頻率為1GHZ以上超短雷射脈衝。
3.組件的高頻輸入阻抗為50Ω，可與標準傳輸系統相匹配。在200MHZ～2GHZ範圍內，駐波比S在1.2～1.8範圍內變化，因此可避免調製畸變和浪湧電流的產生，同時還裝有防止負脈衝和浪湧電流破壞的保護元件，因而使組件工作更加可靠。
權利要求1.一種包含雷射二極體晶片、微帶和肖特基二極體的雷射二極體組件，其特徵在於a.組件採用普通電極條形雙異質結雷射二極體晶片，晶片安裝在作為一個電極的熱沉上，晶片的另一個電極經引線與微帶電路相連接；b.作為組件一部分的微帶匹配驅動電路，包括補償電感L1、補償電容C1、扼流電感L2、旁通電容C2和匹配電阻R，L1、C1和L2、C2分別接成兩節
型電路，然後串聯連接，L1接至雷射二極體晶片上，匹配電阻R串接在信號迴路中，一端與雷射二極體晶片和L1連接；c.雷射二極體晶片、微帶、微帶匹配驅動電路製作在由陶瓷板或絕緣材料作成的微帶電路片的正面，微帶電路片的背面鍍有金屬膜，作為電路的公共電極。
2.根據權利要求1所述的雷射二極體組件，其特徵在於L1、C1、L2、C2、R的數值由調製帶寬和雷射二極體晶片的參數確定。
專利摘要本實用新型屬於半導體雷射器。它由普通的電極條形雙異質結雷射二極體晶片、微帶匹配驅動電路、肖特基二極體、直流和高頻輸入插座組成，雷射二極體晶片與微帶匹配驅動電路製作成一體構成組件，其目的是克服目前半導體雷射器因結電容和引線電感的影響，使調製帶寬限制在1GHz以下的缺點，而提高到2GHz，同時可解決50Ω阻抗匹配問題和消除浪湧電流的影響。該實用新型結構緊湊、造價低廉，使用方便，具有保護元件，因而工作穩定可靠。
文檔編號H01S3/20GK2038678SQ8820111
公開日1989年5月31日 申請日期1988年1月29日 優先權日1988年1月29日
發明者詹玉書, 許寶西, 許長存, 過己吉, 蔡德芳, 王首山 申請人:西北電訊工程學院