本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種紅外光模塊。

背景技術(shù)：

目前在國家寬帶中國戰(zhàn)略政策下，國內(nèi)三大電信運(yùn)營商加快光網(wǎng)城市建設(shè)的步伐，我國光通信產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出高速增長態(tài)勢；隨著市場的持續(xù)升溫，光器件產(chǎn)業(yè)投資不斷擴(kuò)大，國內(nèi)涌現(xiàn)出一大批光器件企業(yè)。國家對光通信產(chǎn)業(yè)加大扶持，企業(yè)投入研發(fā)比重上升，這無疑是有利于產(chǎn)業(yè)長期發(fā)展的。在三網(wǎng)融合的大前提下，光器件投資成本占比不斷上升。

隨著越發(fā)成熟的光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，各大設(shè)備商、原料商、器件商逐鹿光通信產(chǎn)業(yè)，從而加劇了光通信產(chǎn)業(yè)鏈的商業(yè)化技術(shù)性競爭。其中，光模塊作為光纖通信系統(tǒng)的核心部件，在當(dāng)前世界范圍內(nèi)對其的海量需求，但隨著光模塊需求的增加，現(xiàn)有光模塊的制造成本高和光模塊的功耗高等問題也越來越突出。

然而，目前由于光模塊中發(fā)光源的限制，降低光模塊的成本和減小功耗變的尤為艱難。因此如何選擇發(fā)光源和提高發(fā)光源的發(fā)光效率進(jìn)而降低功耗就變得極其重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種紅外光模塊，包括：紅外發(fā)光源、接收器、集成芯片和光接口；其中，

所述集成芯片分別與所述紅外發(fā)光源和所述接收器相連接；所述紅外發(fā)光源和所述接收器分別與所述光接口相連接。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述集成芯片包括驅(qū)動器、放大器和處理器，所述驅(qū)動器、所述放大器均電連接至所述處理器。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述驅(qū)動器電連接至所述集成芯片，用于驅(qū)動發(fā)光源發(fā)光并控制發(fā)光源的電壓來改變發(fā)光強(qiáng)弱，以實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)變成光信號。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述接收器電連接至所述放大器，用于將接收到的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過其輸出端傳輸至所述放大器。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述紅外發(fā)光源的負(fù)端連接所述集成芯片，所述紅外發(fā)光源的正端連接直流電源。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，在所述紅外發(fā)光源中設(shè)置有紅外發(fā)光二極管。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述紅外發(fā)光二極管包括：soi襯底、ge外延層、脊形橫向的pin結(jié)構(gòu)和金屬電極；其中，

所述ge外延層設(shè)置于所述soi襯底的表面的中心位置處；

所述pin結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述soi襯底和所述ge外延層的表面；

所述金屬電極設(shè)置于所述脊形橫向的pin結(jié)構(gòu)兩側(cè)的位置處，且電連接至所述紅外光源的管腳處。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述pin結(jié)構(gòu)包括：gesn層、n型ge區(qū)域和p型ge區(qū)域。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述金屬電極包括正電極和負(fù)電極；其中，

所述正電極設(shè)置于p型ge區(qū)域的上表面；

所述負(fù)電極設(shè)置于n型ge區(qū)域的上表面。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述紅外發(fā)光二極管還包括鈍化層，所述鈍化層設(shè)置于所述pin結(jié)構(gòu)的上表面，用于隔離所述正電極及所述負(fù)電極。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1.本發(fā)明的紅外光模塊，采用高發(fā)光率的紅外發(fā)光源，進(jìn)而降低了光模塊的功耗；同時紅外發(fā)光源的生產(chǎn)成本低于現(xiàn)有激光光源，即降低了光模塊的生產(chǎn)成本。

2.本發(fā)明的紅外光模塊，采用橫向波導(dǎo)型結(jié)構(gòu)pin，從結(jié)構(gòu)上提高紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率。

3.本發(fā)明的紅外發(fā)光二極管，具有g(shù)e外延層位錯密度低的優(yōu)點(diǎn)，從而進(jìn)一步提高紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率。

附圖說明

為了清楚說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹。下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種紅外光模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種集成芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種紅外發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種晶化處理工藝的流程示意圖；

圖5a-圖5l為本發(fā)明實(shí)施例的一種紅外發(fā)光二極管的制備工藝示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例一

請參見圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種紅外光模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，所述光模塊1包括：紅外發(fā)光源11、接收器12、集成芯片13和光接口14；其中，

所述集成芯片分別與所述紅外發(fā)光源和所述接收器相連接；所述紅外發(fā)光源和所述接收器分別與所述光接口相連接。

進(jìn)一步地，請參見圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種集成芯片的結(jié)構(gòu)示意圖，所述集成芯片13包括處理器131、驅(qū)動器132和放大器133，所述驅(qū)動器132、所述放大器133均電連接至所述處理器131。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動器132電連接至所述紅外發(fā)光源11，用于驅(qū)動所述紅外發(fā)光源11發(fā)光并控制所述紅外發(fā)光源11的電壓來改變發(fā)光強(qiáng)弱，以實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)變成光信號。

進(jìn)一步地，集成芯片13通過信號輸入端連接數(shù)據(jù)接收端data，接收用戶發(fā)出的發(fā)送或者接收控制指令以及數(shù)據(jù)信號。集成芯片13的偏置電流輸出端和調(diào)制電流端子分別連接發(fā)光源的負(fù)端，發(fā)光源的正端連接直流電源。當(dāng)用戶需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，集成芯片13中的驅(qū)動器132產(chǎn)生偏置電流作用于紅外發(fā)光源11，驅(qū)動紅外發(fā)光源11發(fā)光。與此同時，用戶發(fā)出的數(shù)據(jù)信號輸入到驅(qū)動器132，進(jìn)而生成調(diào)制電流調(diào)制到偏置電流上，通過控制紅外發(fā)光源11的導(dǎo)通程度來改變其發(fā)光強(qiáng)弱，進(jìn)而將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)變成光信號。

優(yōu)選地，所述接收器12電連接至所述放大器133，用于將接收到的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過其輸出端傳輸至所述放大器。

進(jìn)一步地，在光信號的接收方面，接收器通12過其內(nèi)部的光敏二極管接收通過光纖輸入的光信號，并將光信號轉(zhuǎn)換成電信號后，通過其輸出端輸出。通過接收器12輸出的信號隔離掉其中的直流成分后，輸入到合成芯片中的放大器133中，以對接收到的信號的幅值進(jìn)行放大處理，然后輸出至后續(xù)電路。

優(yōu)選地，所述紅外發(fā)光源11的負(fù)端連接所述集成芯片13，所述紅外發(fā)光源11的正端連接直流電源。

優(yōu)選地，在所述紅外發(fā)光源11中設(shè)置有紅外發(fā)光二極管。

其中，所述紅外發(fā)光二極管包括：soi襯底、ge外延層、脊形橫向的pin結(jié)構(gòu)和金屬電極；其中，

所述ge外延層設(shè)置于所述soi襯底的表面的中心位置處；

所述pin結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述soi襯底和所述ge外延層的表面；

所述金屬電極設(shè)置于所述脊形橫向的pin結(jié)構(gòu)兩側(cè)的位置處，且電連接至所述紅外光源11的管腳處。

進(jìn)一步地，所述pin結(jié)構(gòu)包括：gesn層、n型ge區(qū)域和p型ge區(qū)域。

優(yōu)選地，所述金屬電極包括正電極和負(fù)電極；其中，

所述正電極設(shè)置于p型ge區(qū)域的上表面；

所述負(fù)電極設(shè)置于n型ge區(qū)域的上表面。

優(yōu)選地，所述紅外發(fā)光二極管還包括鈍化層，所述鈍化層設(shè)置于所述pin結(jié)構(gòu)的上表面，用于隔離所述正電極及所述負(fù)電極。

本實(shí)施例提供的紅外光模塊，較現(xiàn)有技術(shù)中的光模塊功耗更小、成本更低。

實(shí)施例二

請參照圖3，圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種紅外發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對紅外發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)和工藝進(jìn)行詳細(xì)介紹。

具體地，該發(fā)光二極管20包括：

soi襯底201；

ge外延層202，設(shè)置于soi襯底201的上表面；

gesn層203，設(shè)置于ge外延層202的上表面的中間位置處；

n型ge區(qū)域204，位于ge外延層202一側(cè)；

p型ge區(qū)域205，位于ge外延層202另一側(cè)；

p型ge區(qū)域205、gesn層203和n型ge區(qū)域204形成脊形橫向的pin結(jié)構(gòu)：

正電極206，設(shè)置于p型ge區(qū)域205的上表面；

負(fù)電極207，設(shè)置于n型ge區(qū)域204的上表面，以形成gesn橫向結(jié)構(gòu)的紅外發(fā)光二極管20。

其中，ge外延層202包括ge籽晶層和ge主體層；將ge籽晶層和ge主體層經(jīng)過晶化處理后形成ge外延層202。

優(yōu)選地，請參見圖4，圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種晶化處理工藝的流程示意圖。晶化處理包括如下步驟：

步驟1、將包括soi襯底201、ge籽晶層、ge主體層的整個襯底材料加熱至700℃；

步驟2、采用激光再晶化(laserre-crystallization,簡稱lrc)工藝晶化整個襯底材料；其中l(wèi)rc工藝激光波長為808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率為1.5kw/cm²，激光移動速度為25mm/s；

步驟3、對整個襯底材料進(jìn)行高溫?zé)嵬嘶鹛幚硪酝瓿删Щ幚怼?/p>

lrc工藝是一種熱致相變結(jié)晶的方法，通過激光熱處理，使soi襯底上ge外延層熔化再結(jié)晶，橫向釋放ge外延層的位錯缺陷，不僅可獲得高質(zhì)量的ge外延層，同時，由于lrc工藝可精確控制晶化區(qū)域，一方面避免了常規(guī)工藝中soi襯底與ge外延層之間的si、ge互擴(kuò)問題，另一方面si/ge之間材料界面特性好。

可選地，ge籽晶層厚度為40～50nm；ge主體層厚度為120～150nm。

可選地，gesn層203厚度為250～300nm。

可選地，n型ge區(qū)域204摻雜源為p離子，摻雜濃度為1×10¹⁹cm^-3。

可選地，p型ge區(qū)域205摻雜源為b離子，摻雜濃度為1×10¹⁹cm^-3。

優(yōu)選地，還包括鈍化層，鈍化層設(shè)置于pin結(jié)構(gòu)的上表面，用于隔離正電極206及負(fù)電極207。

其中，鈍化層為sio2材料，且其厚度為150～200nm。

進(jìn)一步地，正電極206和負(fù)電極207為cr或者au材料，且其厚度為150～200nm。

進(jìn)一步地，為便于更清楚地理解本實(shí)施例，下面特舉具體例子進(jìn)行詳細(xì)描述。

請參照圖5a-圖5l，圖5a-圖5l為本發(fā)明實(shí)施例的一種紅外發(fā)光二極管的制備工藝示意圖，該制備工藝包括如下步驟：

s201、襯底選取。如圖5a所示，選取soi襯底片001為初始材料；

s202、ge籽晶層生長。如圖5b所示，在275℃～325℃溫度下，采用cvd工藝外延生長40～50nm的ge籽晶層002；

s203、ge主體層生長。如圖5c所示，在500℃～600℃溫度下，采用cvd工藝在在ge籽晶層002表面生長120～150nm的ge主體層003；

s204、氧化層的制備。如圖5d所示，采用cvd工藝在ge主體層003表面上淀積150nmsio2層氧化層004；

s205、如圖5e。將包括soi襯底001、ge籽晶層002、ge主體層003及氧化層的整個襯底材料加熱至700℃，連續(xù)采用激光工藝晶化整個襯底材料，其中，激光波長為808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率為1.5kw/cm²，激光移動速度為25mm/s，自然冷卻整個襯底材料，形成晶化ge外延層。采用激光工藝晶化后降低了ge材料的位錯密度和表面粗糙度，提高了ge/soi襯底界面質(zhì)量。然后采用干法刻蝕工藝刻蝕圖5d中的sio2氧化層004。

s206、在晶化ge外延層005上進(jìn)行選擇性gesn層生長。如圖5f所示，在h2氛圍中將溫度降到350℃以下，sncl4和geh4分別作為sn和ge源，生長厚度為250～300nm的無摻雜的直接帶隙gesn層006；

s207、ge區(qū)域n型離子注入。在gesn層006以及ge外延層005表面淀積厚度為200nm的sio2第一保護(hù)層007，選擇性刻蝕sio2第一保護(hù)層007，如圖5g所示；p離子注入，形成1×10¹⁹cm^-3n型ge區(qū)域008，高溫退火，刻蝕掉sio2第一保護(hù)層007，如圖5h所示；

s208、ge區(qū)域p型離子注入。如圖5i所示，在gesn層006以及ge外延層005表面淀積厚度為200nm的sio2第二保護(hù)層009，選擇性刻蝕sio2第二保護(hù)層009，b離子注入，形成濃度為1×10¹⁹cm^-3的p型ge區(qū)域010，高溫退火，刻蝕掉sio2第二保護(hù)層009，如圖5j所示；

s209、金屬接觸孔制備。如圖5k所示，淀積厚度為150～200nm的sio2鈍化層011，隔離臺面與外界電接觸?？涛g接觸孔，用刻蝕工藝選擇性刻蝕掉指定sio2形成金屬接觸孔。

s210、金屬互連制備。如圖5l所示。采用電子束蒸發(fā)淀積厚度為150～200nm的cr或au金屬層012。采用刻蝕工藝刻選擇性蝕掉指定區(qū)域的cr或au金屬層，采用化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)進(jìn)行平坦化處理。

綜上，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明一種紅外光模塊的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附的權(quán)利要求為準(zhǔn)。