Модуль фотоприёмный высокочастотный

Полезная модель относится к области полупроводниковых приборов, предназначенных для регистрации излучения, и может быть использована для изготовления быстродействующих фотоприемных модулей, предназначенных для преобразования оптического модулированного сигнала в высокочастотный электрический (до 40 ГГц) в аналоговых оптоволоконных линиях связи.
Одной из проблем в области оптоэлектронных приборов является корпусирование фоточувствительных компонентов для использования в линиях связи. В последние годы все более широкое использование оптических систем связи приводит к требованию расширения полосы пропускания оптических приемников и упрощению их производства с меньшими затратами за более короткое время. Полоса пропускания в первую очередь определяется временем отклика фоточувствительного элемента, а компоненты модуля, необходимые для подключения к внешним устройствам обработки электрического сигнала в линиях связи увеличивают паразитные параметры и снижают полосу пропускания оптоэлектронного прибора.
Известные конструкции фотоприемных модулей в основном содержат оптоэлектронный элемент, оптическое волокно, размещенное в корпусе, состоящем из основания и крышки, и, часто, линзу или систему линз для фокусировки излучения на фоточувствительной области, а также, контакты для вывода электрического сигнала. Известны патенты США US 7021840 (В2), US 6816647 (В1), и US 6955934 (В2), патент Китая CN 100479197 (С1), заявки Германии DE 102004025735 (В4) и DE 102004064081 (В9), патент Японии JP 5086521 (В2), а также патент США US7021840 (В2) и заявка Японии JP 2004088046 (А).
Наиболее близким к заявляемому устройству является US 7021840 В2, опубл. 4 апреля 2006 г., в котором оптический приемник содержит фоточувствительный элемент, для приема излучения от оптического волокна, плату предусилителя для усиления электрического сигнала от фоточувствительного элемента, подставку, на которой установлены фоточувствительный элемент и плата предусилителя, и основание, на котором закреплено волокно и из которого выведены электрические контакты. Недостатком является выполнение электрических контактов в виде штырей, форма которых не позволяет передавать электрический сигнал, полученный от оптического приемника, на стандартные устройства СВЧ тракта.
Задачей, решаемой с помощью предлагаемой полезной модели, является адаптация конструкции для использования в высокоскоростных оптоволоконных линиях связи.
Данная задача решается за счет технического результата, заключающегося в расширении рабочего диапазона частот электрического сигнала, снимаемого с фотоприемника.
Технический результат достигается тем, что в основание корпуса включена вставка с размещенной на ней платой СВЧ с токоведущей линией и резистором 50 Ом, включенным электрически параллельно токоведущей дорожке, которая соединена с разъемом СВЧ, установленным в паз, при этом паз расположен с одного края вставки, а на другой ее стороне выполнена канавка для установки волокна и сопряжения его с фоточувствительным элементом.
наличие у фотоприемного модуля согласованного с сопротивлением 50 Ом электрического выхода, имеющего форму разъема СВЧ, оптимизирует конструкцию для применения в высокоскоростных линиях связи.
Сущность полезной модели поясняется фигурами.
На фиг. 1 показан вид фотоприемного модуля без крышки и оптического волокна. Топология платы СВЧ не раскрывается. Винты, закрепляющие вставку, не показаны. На фиг. 2 показан вид вставки сбоку.
Устройство состоит из основания корпуса 1, вставки 2, разъема СВЧ 3, платы СВЧ 4, фоточувствительного элемента 5 и контактов 6, а также оптического волокна и крышки, которые на фигурах не показаны;
Устройство работает следующим образом.
Модулированный оптический сигнал поступает по волокну, сопряженному с фоточувствительным элементом 5, в котором преобразовывается в электрический сигнал, который далее поступает на токоведущую дорожку на плате СВЧ 4, в которой часть сигнала рассеивается на резисторе 50 Ом, а часть проходит по токоведущей дорожке к разъему СВЧ 3, являющимся выходом устройства. С разъема СВЧ 3 высокочастотный электрический сигнал подается на последующие устройства линии связи.
Контакты 6 могут использоваться для обеспечения электрического контакта к площадкам на плате СВЧ, если таковые предусмотрены.
В качестве примера, модуль фотоприемный высокочастотный реализован на основе кристалла фотодиода типа PIN с вертикальной засветкой спектрального диапазона 1300-1600 нм на подложках фосфида индия. Диаметр фоточувствительной области фотодиода 20 мкм, размеры кристалла фотодиода 400×500×120 мкм. В качестве разъема СВЧ использован разъем типа SMA с рабочей полосой частот 26,5 ГГц Amphenol 901-10511-2. Оптическое волокно оконцевано разъемом типа FC/APC для ввода излучения в модуль от источников излучения, имеющих выход данного типа. Толщина платы СВЧ выбрана 0.25 мм, ширина токоведущего проводника 0.24 мм, зазор между токоведущей линией и плоскостями нулевого потенциала 0.5 мм. С обратной стороны СВЧ плата металлизирована, и верхние плоскости нулевого потенциала соединены с нижней посредством сквозных металлизированных отверстий. В качестве материала платы был использован СВЧ-материал поликор. Данные параметры обеспечили копланарную линию передачи с волновым сопротивлением 50 Ом. Согласующий резистор 50 Ом реализован в тонкопленочном исполнении. Изготовленный модуль имеет полосу пропускания 20 ГГц и коэффициент отражения от СВЧ выхода не выше -6дБ во всей полосе пропускания. Габариты модуля 40×40×15 мм.