專利名稱：高速激光二極管組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體激光器。
目前普通的雙異質(zhì)結(jié)(DH)半導(dǎo)體激光器，由于PN結(jié)結(jié)電容和引線電感較大的原因，使半導(dǎo)體激光器的調(diào)制帶寬限制在1GHZ以下，一般只能達(dá)到300～500MHZ。為此有人曾直接將激光二極管的芯片安裝在微帶的一端，從另一端輸入高頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，這樣雖然能降低引線電感，但結(jié)電容的影響無法克服。即是采用結(jié)電容較小的芯片，如掩埋式雙異質(zhì)結(jié)(BH)激光二極管芯片，其調(diào)制帶寬也只能達(dá)到1GHZ。這種結(jié)構(gòu)無法采用廉價(jià)的電極條形雙異質(zhì)結(jié)激光二極管芯片，因而造價(jià)昂貴。同時(shí)，因該結(jié)構(gòu)與普通激光二極管一樣，PN結(jié)結(jié)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(chǎn)生調(diào)制畸變和浪涌電流，致使系統(tǒng)的誤碼率升高，激光二極管容易損壞。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(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體激光器(又稱激光二極管)的高速調(diào)制特性提出了更高的要求，即要求調(diào)制頻率與調(diào)制帶寬更高。而現(xiàn)有的半導(dǎo)體激光器，正如上述缺點(diǎn)的限制，不能適應(yīng)這種需要，因而需要研制出一種新的器件。
本實(shí)用新型的目的是研制出一種價(jià)格低廉，調(diào)制帶寬可提高到2GHZ，并能解決阻抗匹配和消除浪涌電流影響的高速激光二極管組件。
本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)是采用普通的電極條形雙異質(zhì)結(jié)激光二極管芯片，將其和微帶匹配驅(qū)動(dòng)電路一起制作成組件，把激光二極管芯片視為一個(gè)微波電路元件，與其它微帶匹配驅(qū)動(dòng)電路元件一起來考慮，用微波電路的分析方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，以補(bǔ)償結(jié)電容和引線電感的影響，使調(diào)制帶寬達(dá)到2GHZ，使組件的輸入阻抗為50Ω，與普通的50Ω傳輸線相匹配，克服浪涌電流的影響。
附圖為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例。


圖1(a)為本實(shí)用新型的電路原理圖，圖1(b)為激光二極管芯片LD的等效電路圖。圖1(b)中Cj為PN結(jié)的結(jié)電容，Rj為結(jié)電阻，Ls為引線電感。由于激光二極管芯片直接安裝在微帶電路上，所以引線電感LS的數(shù)值比普通激光二極管小得多。圖1(a)中，L1是補(bǔ)償電感，C1是補(bǔ)償電容，L2是扼流電感，C2是旁通電容，它們的作用是補(bǔ)償激光二極管芯片的結(jié)電容Cj和引線電感LS的影響，同時(shí)為直流偏置電流提供通路，使直流電源和高頻信號(hào)隔離。R為匹配電阻，它和Rj之和等于50Ω，使其與阻抗為50Ω的饋線相匹配。C為隔直流電容。SD為肖特基二極管，它與激光二極管芯片反向并聯(lián)，以保護(hù)激光二極管芯片LD免受反向脈沖和浪涌電流的破壞。L1、C1、L2、C2和R的數(shù)值由調(diào)制帶寬和激光二極管芯片的參數(shù)(結(jié)電容、結(jié)電阻和引線電感)來確定，并與肖特基二極管一起組成了微帶匹配驅(qū)動(dòng)電路。圖中的LD代表激光二極管芯片。
圖2是本實(shí)用新型原理圖1(a)的具體實(shí)施方案之一。其中［1］為激光二極管芯片，芯片安裝在熱沉［2］上，熱沉［2］同時(shí)也是激光二極管芯片的一個(gè)電極，芯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(jié)構(gòu)的肖特基二極管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(shí)，高頻信號(hào)從同軸線接頭［12］輸入，偏置直流從同軸接頭［11］輸入。整個(gè)微帶電路片［13］連同芯片［1］一起置于方形平底金屬盒［14］中，激光從金屬盒［14］的窗口輸出。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1.采用了普通電極條形雙異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光二極管芯片，使組件造價(jià)低廉。
2.微帶匹配驅(qū)動(dòng)電路與激光芯片做成一體，使其結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便，可有效的補(bǔ)償芯片PN結(jié)結(jié)電容和引線電感的影響，使調(diào)制帶寬提高到2GHZ(或調(diào)制碼率達(dá)到2Gbit／S)。同時(shí)還可用于脈沖調(diào)制以產(chǎn)生重復(fù)頻率為1GHZ以上超短激光脈沖。
3.組件的高頻輸入阻抗為50Ω，可與標(biāo)準(zhǔn)傳輸系統(tǒng)相匹配。在200MHZ～2GHZ范圍內(nèi)，駐波比S在1.2～1.8范圍內(nèi)變化，因此可避免調(diào)制畸變和浪涌電流的產(chǎn)生，同時(shí)還裝有防止負(fù)脈沖和浪涌電流破壞的保護(hù)元件，因而使組件工作更加可靠。
權(quán)利要求1.一種包含激光二極管芯片、微帶和肖特基二極管的激光二極管組件，其特征在于a.組件采用普通電極條形雙異質(zhì)結(jié)激光二極管芯片，芯片安裝在作為一個(gè)電極的熱沉上，芯片的另一個(gè)電極經(jīng)引線與微帶電路相連接；b.作為組件一部分的微帶匹配驅(qū)動(dòng)電路，包括補(bǔ)償電感L1、補(bǔ)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(jié)
型電路，然后串聯(lián)連接，L1接至激光二極管芯片上，匹配電阻R串接在信號(hào)回路中，一端與激光二極管芯片和L1連接；c.激光二極管芯片、微帶、微帶匹配驅(qū)動(dòng)電路制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(jù)權(quán)利要求1所述的激光二極管組件，其特征在于L1、C1、L2、C2、R的數(shù)值由調(diào)制帶寬和激光二極管芯片的參數(shù)確定。
專利摘要本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體激光器。它由普通的電極條形雙異質(zhì)結(jié)激光二極管芯片、微帶匹配驅(qū)動(dòng)電路、肖特基二極管、直流和高頻輸入插座組成，激光二極管芯片與微帶匹配驅(qū)動(dòng)電路制作成一體構(gòu)成組件，其目的是克服目前半導(dǎo)體激光器因結(jié)電容和引線電感的影響，使調(diào)制帶寬限制在1GHz以下的缺點(diǎn)，而提高到2GHz，同時(shí)可解決50Ω阻抗匹配問題和消除浪涌電流的影響。該實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊、造價(jià)低廉，使用方便，具有保護(hù)元件，因而工作穩(wěn)定可靠。
文檔編號(hào)H01S3/20GK2038678SQ8820111
公開日1989年5月31日 申請(qǐng)日期1988年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月29日
發(fā)明者詹玉書, 許寶西, 許長存, 過己吉, 蔡德芳, 王首山 申請(qǐng)人:西北電訊工程學(xué)院