本發(fā)明涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種光電探測器陣列。

背景技術(shù)：

目前，隨著大容量光纖通信系統(tǒng)和光載無線鏈路及相控陣?yán)走_(dá)等微波光子應(yīng)用的迅猛發(fā)展，模擬光纖鏈路對于能夠同時滿足高速，大功率的光電探測器的需求也與日俱增。此外，高飽和光電探測器也可以簡化光通信鏈路中接收機(jī)的設(shè)計復(fù)雜度，降低或去除接收機(jī)對阻抗匹配的低噪聲電放大器的需求。

為了應(yīng)對這些需求，近幾年幾種高速、大功率的光電探測器被提出并得到了大量的關(guān)注。但單個光電探測器在處理較大的光信號時仍然存在吸收層厚度的制約問題，較寬的吸收層厚度可以提高光電探測器的響應(yīng)度和飽和特性，但會降低其3dB帶寬；較窄的吸收層厚度可以使光電探測器響應(yīng)更快，但將降低光電探測器的輸出功率。

為了解決以上問題，幾種不同結(jié)構(gòu)的分布式光電探測器陣列被提出。分布式光電探測器陣列將入射信號光分散在數(shù)個獨立光電探測器上進(jìn)行吸收并將其輸出電信號進(jìn)行疊加，這樣可以減小每個器件的吸收層厚度，克服了單個光電探測器的吸收層厚度制約問題。目前已公布的分布式光電探測器陣列包括垂直耦合和波導(dǎo)耦合兩種耦合方式，但波導(dǎo)耦合方式耦合效率較低，會直接導(dǎo)致整個陣列的響應(yīng)度較低。另外，基于波導(dǎo)型探測器的串聯(lián)型光探測器陣列在大功率環(huán)境下前部光探測器會先達(dá)到飽和狀態(tài)，而后部的光探測器接收到的光強(qiáng)較小，光功率分配不均也容易引入額外的信號畸變。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種光電探測器陣列。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種光電探測器陣列，包括：

半絕緣的襯底層；

覆蓋在所述襯底層表面的絕緣鈍化層；

設(shè)置在所述襯底層上且位于所述鈍化層內(nèi)的至少2個光電探測器；

在每個所述光電探測器的N接觸層上蒸鍍的N接觸電極；

在每個所述光電探測器的P接觸層上蒸鍍的P接觸電極；

在所述N接觸電極上開孔設(shè)置并在所述鈍化層上蒸鍍的接地大電極；以及

在所述P接觸電極上開孔設(shè)置并在所述鈍化層上蒸鍍的信號大電極。

進(jìn)一步，各個光電探測器的N接觸電極通過所述接地大電極互相連通，各個光電探測器的P接觸電極通過所述信號大電極互相連通；

所述信號大電極，用于將各個光電探測器產(chǎn)生的電信號進(jìn)行疊加形成信號線；

所述接地大電極，用于將電信號接地形成地線。

進(jìn)一步，各個光電探測器以所述信號大電極為中心呈中心對稱分布，各個光電探測器的P接觸電極到所述信號大電極的距離相等。

進(jìn)一步，所述接地大電極為一環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的中心與所述信號大電極的中心重合。

本發(fā)明提出一種光電探測器陣列，將多個光電探測器按照以信號大電極為中心的對稱結(jié)構(gòu)設(shè)計，各個光電探測器的N接觸電極通過接地大電極相互連通，P接觸電極通過信號大電極互相連通；可以將入射光均勻分配到幾個獨立的光電探測器，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，各光電探測器產(chǎn)生的電信號經(jīng)過相同的傳輸距離在信號大電極處疊加從而還原原注入信號。本發(fā)明克服了單個光電探測器無法處理過大功率的光信號的弊端，克服了傳統(tǒng)波導(dǎo)型探測器的串聯(lián)型光探測器陣列容易引起信號畸變的問題，也克服了傳統(tǒng)光電探測器陣列中每個光電探測器單元距離信號輸出端長度不同，各光電探測器單元的電信號容易在輸出端產(chǎn)生相位失配而引起信號畸變的缺點；且相較于光電探測器陣列實現(xiàn)了工藝簡單、易于制備、飽和功率大和響應(yīng)度高的特點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例光電探測器陣列基本結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例光電探測器陣列俯視示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例光電探測器陣列包含兩個光電探測器的俯視示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例光電探測器陣列包含三個光電探測器的俯視示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例光電探測器陣列包含四個光電探測器的俯視示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例光電探測器陣列包含八個光電探測器的俯視示意圖。

其中，1、襯底層，2、N接觸電極，3、鈍化層，4、接地大電極，5、信號大電極，6、P接觸電極，7、光電探測器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，一種光電探測器陣列，包括：

半絕緣的襯底層1；

覆蓋在所述襯底層表面的絕緣鈍化層3；

設(shè)置在所述襯底層上且位于所述鈍化層內(nèi)的至少2個光電探測器7；

在每個所述光電探測器的N接觸層上蒸鍍的N接觸電極2；

在每個所述光電探測器的P接觸層上蒸鍍的P接觸電極6；

在所述N接觸電極上開孔設(shè)置并在所述鈍化層上蒸鍍的接地大電極4；以及

在所述P接觸電極上開孔設(shè)置并在所述鈍化層上蒸鍍的信號大電極5。

本實施例通過在半絕緣的襯底層1上設(shè)置多個光電探測器7，并通過信號大電極5將各個光電探測器7的電信號進(jìn)行疊加從而還原原注入信號，克服了單個光電探測器無法處理過大功率的光信號的弊端，也克服了傳統(tǒng)波導(dǎo)型探測器的串聯(lián)型光探測器陣列容易引起信號畸變的問題。

本實施例中所述鈍化層3為在整個襯底層1上覆蓋的聚酰亞胺或二氧化硅。具體的，所述襯底層1經(jīng)過減薄拋光處理。

作為一個可選的實施例，各個光電探測器7的N接觸電極2通過所述接地大電極4互相連通，各個光電探測器7的P接觸電極6通過所述信號大電極5互相連通；

所述信號大電極5，用于將各個光電探測器7產(chǎn)生的電信號進(jìn)行疊加形成信號線；

所述接地大電極4，用于將電信號接地形成地線。

本實施例中各個光電探測器的N接觸電極連接到所述接地大電極上而使所有光電探測器的N接觸電極互通，各個光電探測器的P接觸電極連接到所述信號大電極而使所有光電探測器的P接觸電極互相連通，從而本實施例所述光電探測器陣列對外有一個接地大電極和一個信號大電極，這樣所有的光電探測器在物理上為單個獨立的器件，但在實際工作中是作為一個整體工作，通過所述接地大電極同時將所有光電探測器的電信號接地形成地線，通過所述信號大電極將所有光電探測器的電信號進(jìn)行疊加還原，從而獲得較大功率的電信號，克服了單個光電探測器無法處理過大功率的光信號的弊端；并且本實施例中所述光電探測器陣列中各光電探測器的連通方式為并聯(lián)，整體上為并聯(lián)工作，克服了傳統(tǒng)波導(dǎo)型探測器的串聯(lián)型光探測器陣列容易引起信號畸變的問題。

作為一個可選的實施例，各個光電探測器7以所述信號大電極5為中心呈中心對稱分布，各個光電探測器7的P接觸電6極到所述信號大電極5的距離相等。

現(xiàn)有技術(shù)光電探測器陣列中，由于各個光電探測器距離外部電路的距離不同，從而電信號從每個光電探測器單元傳至外部電路的時間均有不同，容易在輸出端產(chǎn)生相位失配而引起信號畸變，因此在設(shè)計陣列結(jié)構(gòu)時還需要考慮各單元信號的相位匹配問題。

本實施例通過以所述信號大電極為中心，將所有光電探測器圍繞所述信號大電極對稱分布，并且使各個光電探測器的P接觸電極到所述信號大電極的距離相等，以保證各光電探測器單元距離信號輸出端長度相同，所有光電探測器的信號都通過所述信號大電極統(tǒng)一輸出，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中因為各個光電探測器距離外部電路的距離不同而使得電信號到達(dá)外部電路時間不同而引起信號畸變的問題。

作為一個可選的實施例，所述接地大電極4為一環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的中心與所述信號大電極5的中心重合。

本實施例中所述光電探測器陣列通過信號大電極為中心和接地大電極環(huán)形這樣的結(jié)構(gòu)，使得整體上具有對稱的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了工藝簡單、易于制備、飽和功率大和響應(yīng)度高的特點。

圖2為本發(fā)明實施例光電探測器陣列俯視示意圖，圖1的基本結(jié)構(gòu)示意圖可以看作圖2黑色虛線處的剖面圖。本實施例中光電探測器陣列中光電探測器的數(shù)量可根據(jù)實際應(yīng)用需求而確定，圖3為本發(fā)明實施例光電探測器陣列包含兩個光電探測器的俯視示意圖，圖4為本發(fā)明實施例光電探測器陣列包含三個光電探測器的俯視示意圖，圖5為本發(fā)明實施例光電探測器陣列包含四個光電探測器的俯視示意圖，圖6為本發(fā)明實施例光電探測器陣列包含八個光電探測器的俯視示意圖，各實施例中不論光電探測器陣列中包含幾個光電探測器，各光電探測器的N接觸電極通過環(huán)形接地大電極互相連通，各光電探測器的P接觸電極通過信號大電極互相連通，并且各光電探測器的P接觸電極距離信號大電極的距離相等，具有中心對稱結(jié)構(gòu)。由此類推，包含更多光電探測器的具有中心對稱結(jié)構(gòu)的光電探測器陣列均屬于本發(fā)明的實施范圍，在此不累述。

具體的，所述光電探測器7利用標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝制作而成，為PIN光電探測器、單行載流子光電探測器和雪崩光電探測器中的任一種。

本發(fā)明對光電探測器陣列中的單個光電探測器7的類型不做限制，其類型可以是PIN光電探測器、單行載流子光電探測器或雪崩光電探測器，且每個光電探測器7均可以通過標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝制作，使得光電探測器陣列制備工藝簡單。

具體的，所述光電探測器7為垂直耦合的光耦合方式，入射光通過所述襯底層入射。

具體的，各個光電探測器7之間通過化學(xué)刻蝕至所述襯底層并且相互隔離。

如圖1所示，本實施例中，單個光電探測器7的結(jié)構(gòu)為垂直耦合型光電探測器，其P接觸層上鋪滿P接觸電極6，入光方向為襯底入光，入射光電探測器的光束將被P接觸電極6反射再次經(jīng)過光電探測器的吸收層實現(xiàn)二次吸收，使得本實施例中所述光電探測器陣列中的光電探測器相比普通垂直耦合型光電探測器擁有較高的響應(yīng)度與量子效率。

在處理大功率、高速的入射光信號時，本實施例中的光電探測器陣列可以將均勻分配到幾個獨立的光電探測器的入射光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，各光電探測器產(chǎn)生的電信號經(jīng)過相同的傳輸距離在信號大電極處疊加從而還原原注入信號，克服了單個光電探測器無法處理過大功率的光信號的弊端，也克服了傳統(tǒng)光電探測器陣列中每個光電探測器單元距離信號輸出端長度不同，各光電探測器單元的電信號容易在輸出端產(chǎn)生相位失配而引起信號畸變的缺點，相較于傳統(tǒng)光電探測器陣列的制作工藝更加簡單，飽和功率更大，且響應(yīng)度更高。

最后，本申請的方法僅為較佳的實施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。