CN115706176B - 光电探测器、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开实施例一种光电探测器及激光雷达。所述光电探测器包括：光电探测阵列；光学膜，位于所述光电探测阵列的入光侧，其中，所述待测光经过所述光学膜后入射到所述光电探测阵列上；所述光学膜，用于提升待测光入射到所述吸收层的透射率和/或所述滤除待测光以外的干扰光。

Description

光电探测器、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种光电探测器及激光雷达。

背景技术

光电探测阵列能够将光能转换为电能。光电探测阵列通常可由光电二极管阵列式排布形成。光电二极管通常使用到半导体材质，吸收接收到的光能并基于吸收的光能产生光电流。在相关技术中，会利用光电二极管这种光电转换特性进行待测光探测。

发明内容

本发明实施例提供了一种光电探测器及激光雷达。

本公开实施例第一方面提供一种光电探测器，包括：

光电探测阵列；

光学膜，位于所述光电探测阵列的入光侧，其中，所述待测光经过所述光学膜后入射到所述光电探测阵列上；

所述光学膜，用于提升待测光入射到所述吸收层的透射率和/或所述滤除待测光以外的干扰光。

基于上述方案，所述光学膜，至少包括：

复合膜，其中，所述复合膜由不同材质混合形成，不同所述材质，用于实现不同所述光学现象；

或者，

层叠膜，包括具有不同光学现象的至少两个膜层，不同膜层之间层叠设置，且通过透明胶材粘合。

基于上述方案，所述光学膜分为：

第一区域，用于向所述吸收层传导第一波长的光；

第二区域，用于向所述吸收层传导第二波长的光，其中，所述第一区域和所述第二区域均为多个，且所述第一区域和所述第二区域间隔分布。

基于上述方案，所述第一区域和所述第二区域为形状相同且面积相等的区域；一个所述第一区域和一个所述第二区域对应于所述光电探测阵列的N个所述第二电极；所述N为正整数；

所述第一区域和所述第二区域按照预设图案间隔分布。

基于上述方案，一个所述预设图案内位于相同行且相邻的所述第一区域和所述第二区域对应的所述光电二极管，与相同的连接电路连接；

或者，

一个所述预设图案内位于相同列且相邻的所述第一区域和所述第二区域对应的所述光电二极管，与相同连接电路连接；

一个所述连接电路，分时导通对应的所述第一区域和所述第二区域对应的所述光电二极管。

基于上述方案，在所述预设图案内任意一个矩形区域的对角线上分布的是所述第一区域；和/或，

在所述预设图案内任意一个矩形区域的对角线上分布的是所述第二区域。

基于上述方案，所述光电探测器还包括：

处理芯片，通过控制电路与所述光电探测阵列电连接，用于读取所述光电探测阵列内光电二极管的电压。

基于上述方案，所述光电探测器还包括：

所述光电探测阵列包括：一个第一电极和多个第二电极；所述第一电极为分布在所述光电探测阵列的入光侧的透明电极，所述第二电极分布在所述光电探测阵列的背光侧；

所述光电探测阵列还包括：连接电路；

所述连接电路，位于所述第二电极所在侧，并分别与各所述第二电极电连接；其中，所述连接电路，用于读取所述第二电极与所述第一电极之间的电压。

基于上述方案，所述控制电路，位于所述光探测阵列的外围，用于根据所述处理芯片的控制信号，控制所述光电探测阵列的连接电路的导通或断开。

基于上述方案，所述控制电路、与所述光电探测阵列封装在探测芯片内；

其中，所述探测芯片包括：阵列区域和电路区域；所述电路区域环绕在所述阵列区域外围；

所述光电探测阵列位于阵列区域内；

所述控制电路位于所述电路区域内；

所述电路区域和所述阵列区域之间设置有电气性隔离的隔离带。

基于上述方案，所述控制电路包括：

供电子电路，位于所述电路区域，在所述光电探测阵列的边缘与所述光电探测阵列的公共电极连接，用于向所述公共电极提供工作电压；

选通子电路，与所述连接电路电连接，用于控制根据所述处理芯片的控制信号，导通或断开所述连接电路。

本公开实施例第二方面提供一种激光雷达，包括：

激光发射器，用于发射激光；

前述任意技术方案提供的光电探测器，用于探测所述激光的回光。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比存在的有益效果是：

在本公开实施例中，所述光电探测阵列的入光侧设置有光学膜；该光学膜可以用于提升待测光的透射率和/或过滤掉待测光以外的干扰光，从而使得光电探测阵列内的吸收层吸收到更多透射的待测光和/或减少干扰光的吸收，从而提升了该光电探测器的灵敏度和精确度。

附图说明

图1是本公开实施例提供的一种光电探测器的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的一种光学膜的结构示意图；

图3是本公开实施例提供的一种光学膜的结构示意图；

图4是本公开实施例提供的一种光电探测阵列的结构示意图；

图5是本公开实施例提供的一种光电探测阵列的结构示意图；

图6是本公开实施例提供的一种接触块的结构示意图；

图7是本公开实施例提供的一种光电探测阵列的结构示意图；

图8是本公开实施例提供的一种光电探测阵列的结构示意图；

图9是本公开实施例提供的一种光电探测阵列的结构示意图；

图10是本公开实施例提供的另一种光电探测器的结构示意图；

图11是本公开实施例提供的一种激光雷达的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

如图1所示，本公开实施例提供一种光电探测器，包括：

光电探测阵列10；

光学膜43，位于所述光电探测阵列10的入光侧，其中，所述待测光经过所述光学膜43后入射到所述光电探测阵列10上；

所述光学膜43，用于提升待测光入射到所述吸收层33的透射率和/或所述滤除待测光以外的干扰光。

所述光电探测阵列10可为能够检测探测光的阵列，具体为将接收到探测光的光能转换为电能(例如，光电流)，进而基于光电流对光电探测阵列10内光电二极管的两端电压的影响，从而确定出所述待测光的强度。

所述光学膜43为通过光学作用过滤所述待测光以外的干扰光的膜材，和/或增加待测光入射到所述光电探测阵列10的透射率的膜材。

本公开实施例中，所述光电探测阵列10的入光侧设置有光学膜43；该光学膜43可以用于提升待测光的透射率和/或过滤掉待测光以外的干扰光，从而使得光电探测阵列10内的吸收层33吸收到更多透射的待测光和/或减少干扰光的吸收，从而提升了该光电探测器的灵敏度和精确度。

在本公开实施例中，所述光学膜43具有多种。

示例性地，所述光学膜43可为同时由多种材质均匀混合制作而成的单层膜，该单层膜同时具有光学作用，例如，该复合膜一方面可以增加待测光的透射率，另一方面可以滤除待测光以外的干扰光，进而从两个方面提升了光电探测阵列10的精准度。

又示例性地，所述光学膜43可为多层膜；该多层膜可由多个膜层构成，这些膜层的制作材质可以不同，且具有不同的光学作用。

示例性地，所述多层膜可包括：

增透层，用于提升待测光入射到所述吸收层33的透射率；

和/或，

过滤层，用于滤除待测光以外的干扰光。

此处增透层与过滤层之间通过透明胶材粘合。

示例性地所述增透层上具有微棱镜结构，可以基于透射和/或反射等光学现象选择性将光线更多的入射到光电探测阵列10的内部。

所述过滤层可由一种或多种滤光材质构成，当干扰光入射到过滤层时，这些滤光材质会吸收这些干扰光，从而抑制了干扰光入射到吸收层33。

在一些实施例中，在所述光电探测阵列10中，所述增透层与所述光电探测阵列10之间的间距，比所述过滤层与所述光电探测阵列10之间的间距大。即增透膜是所述多层膜的外层，而所述过滤层是多层膜的内层。

如此，增透层先将入射到光电探测的光线尽可能往光电探测阵列10的吸收层33方向入射，再通过过滤层滤除干扰光，并使得待测光通过并入射到吸收层33。

在另一些实施例中，所述增透层与所述光电探测阵列10之间的间距，比所述过滤膜与所述光电探测阵列10之间的间距小。即所述增透膜是所述多层膜的内层，而所述过滤层是多层膜的外层。

不同的光具有不同的波长，在本公开实施例中过滤层或者复合膜中的吸光材质，根据干扰光和待测光的波长进行选择性吸收和透射，从而使得待测光尽可能多的传导到吸收层33上，而干扰光尽可能被吸收掉，进而使得吸收层33产生的光电流尽可能高比例的是基于待测光产生的，提升待测光的探测精度。

在一些实施例中，如图2和图3所示，所述光学膜43分为：

第一区域51，用于向所述吸收层33传导第一波长的光；

第二区域52，用于向所述吸收层33传导第二波长的光，其中，所述第一区域51和所述第二区域52均为多个，且所述第一区域51和所述第二区域52间隔分布。

在本公开实施例中，所述第一区域51和所述第二区域52可为面积相等且形状相同的区域。示例性地，所述第一区域51和所述第二区域52的形状与所述独立电极的形状相同，和/或，所述第一区域51和所述第二区域52的形状与所述接触块35的横截面形状相同。

在本公开实施例中，所述光学膜43上的第一区域51和第二区域52都是多个，这些第一区域51和第二区域52是间隔分布的。待测光可能从各种方向上入射到光电探测阵列10上，第一区域51和第二区域52的这种间隔分布，可以使得光电探测阵列10的整个检测面内都分布有第一区域51和第二区域52，即可以在宏观上使得光电探测阵列10的各个区域都能够探测到第一波长的光和第二波长的光。

在一些实施例中，如图2所示，第一区域51和第二区域52的面积均比较大，每一个第一区域51和每一个第二区域52都对应了一个光电探测子阵列，光电探测子阵列包括：多个光电二极管，这些光电二极管在整个大光电探测阵列10中相邻且阵列式分布，此时，相当于该光电探测阵列10的不同子阵列用于探测不同波长的光。

相对于独立制作两个或两个以上的光电探测阵列10，可以减少制作工艺(例如，将大阵列切割为独立的小阵列的工艺)、且不同波长光电探测阵列10集成设置，相对于分离的多个光电探测阵列10具有体积小的特点，可以缩小包含该光电探测阵列10的光电探测器的体积，实现光电探测器的轻薄化。

在一些实施例中，所述第一区域51和所述第二区域52为形状相同且面积相等的区域；一个所述矩形区域对应于N个所述独立电极；所述N为正整数；

所述第一区域51和所述第二区域52按照预设图案间隔分布。

示例性地，所述第一区域51和所述第二区域52可为矩形区域，也可以为非矩形区域。第一区域51和第二区域52都是覆盖连续分布的一个或多个光电二极管。此时第一区域51和第二区域52的形状，与被其连续覆盖的光电二极管的连接形成的外轮廓一致。

该预设图案可为预先设置的任意图案，包括但不限于：由阵列分布式的4个区域中对角线上的两个区域是一种区域，另外一条对角线上的两个区域是另一种区域。

图2至图3所示是本公开实施例提供的一种预设图案的效果示意图，其中，在图2至图3中，不同填充分别代表了第一区域51和第二区域52。

在本公开通过图案化的光学膜43，可以基于同一个光电探测阵列10进行两种或者两种以上待测光的探测，具有结构简单且集成度高的特点。

在一些实施例中，预设图案中每一第一区域51和第二区域52都有各自的连接电路，从而任意第一区域51和第二区域52可以同时独立工作，从而该光电探测阵列10在工作状态下的任意时刻都可以同时探测两种波长的待测光。如此光电探测阵列10的待测光为激光时，该光电探测阵列10可以同时探测两种激光，从而可以提升激光的测距精度和/或测距范围。

示例性地，在本公开实施例中，一个所述预设图案内位于相同行且相邻的所述第一区域51和所述第二区域52，与相同的连接电路连接；或者，一个所述预设图案内位于相同列且相邻的所述第一区域51和所述第二区域52，与相同连接电路连接；一个所述连接电路，分时导通对应的所述第一区域51和所述第二区域52。

在本公开实施例中，一个预设图案中同一行相邻的第一区域51和第二区域52的光电二极管可以共用一个连接电路，或者，一个预设图案中同一列相邻的第一区域51和第二区域52可以共用一个连接电路。一个连接电路将分时导通不同的第一区域51和第二区域52，从而在不同的时间点获取第一区域51和第二区域52探测的不同待测光的光强等。

在一些实施例中，参考图3所示，若在所述预设图案内任意一个矩形区域的对角线上分布的是所述第一区域51；和/或，在所述预设图案内任意一个矩形区域的对角线上分布的是所述第二区域52。

在一个实施例中，假设所述预设图案为包含：两个第一区域和两个第二区域，且第一区域和第二区域间隔分布。此时，两个第一区域分布在一条对角线上，两个第二区域分布在一条对角线上，就可以规避某一个波长的待测光入射到电探测阵列10的一行上或者一列上不能被探测到的现象，提升了光电探测阵列10的灵敏度和精确度。

该预设图案可为预先设置的任意图案，包括但不限于：如图3所示，由阵列分布式的4个区域中对角线上的两个区域是一种区域，另外一条对角线上的两个区域是另一种区域，这种对角线上分布的是第一区域和第二区域中的同一种区域，可以使得在每一行和每一列都具有两种第一区域，减少一种波长的待测光入射到某一个行或者某一个列，却被另一种波长的光学膜所对应区域视为干扰光过滤掉的现象，从而提升了光电探测器的探测精确度。

所述S的取值可为1、2、3或4等取值，具体S的取值小于所述光电探测阵列包含的光电二极管的总个数，示例性，所述S小于或等于所述光电探测阵列包含的光电二极管的总个数的1/2。

若所述S的取值为1，则所述第一区域51和所述第二区域52为光电二极管级别的光学作用区域。一个所述第一区域51覆盖一个独立电极34，且一个所述第二区域52覆盖一个光电二极管，则该光电探测器实现了逐个光电二极管的不同波长的待测光的检测。

参考图4和图5所示，所述光电探测阵列10包括：阵列式分布的多个光电二极管。

例如，该光电二极管包括但不限于雪崩光电二极管(Avalanche Photon Diode，APD)。所述光电二极管包括：P区和N区。所述N区包括N型掺杂半导体材料，所述P区包含P型掺杂半导体材料。此处的P区和N区的交界面形成光电二极管的PN结。

所述光电探测阵列10可为各种类型的阵列，以下提供两种可选的光电探测阵列10。

所述光电探测阵列10包括：

第一电极32；

第二电极34，其中，所述第二电极34与所述第一电极32的极性相反；

吸收层33，用于吸入射的待测光的光能，并基于吸收的光能产生光电流；其中，所述光电流，能够改变所述第一电极32和所述第二电极34之间的电压。

在本公开实施例中，所述第一电极32和所述第二电极34极性相反，可以构成光电二极管的P电极和N电极。例如，所述第一电极32可为与光电二极管的P区电连接的P电极，则所述第二电极34即为与光电二极管的N区电连接的N电极；或者，所述第一电极32可为光电二极管N区电连接的N电极，则所述第二电极34即为光电二极管P区电连接的P电极。

在本公开实施例中，所述光电探测阵列10中至少所述第二电极34是独立电极，一个所述第二电极34对应于一个光电二极管。

在一个实施例中，参考图5所示，该光电探测阵列10中包括：M个第一电极32和M个所述第二电极34。即所述第一电极32和所述第二电极34均为独立电极。

一个所述第一电极32和一个所述第二电极34对应于一个光电二极管。通常这种情况下，所述第一电极32和所述第二电极34位于所述光电探测阵列10的同一侧，且均位于背光侧。若第一电极32和第二电极34位于背光侧，与第一电极32和/或第二电极34连接的连接电路，也可以位于背光侧，减少不透光的连接电路对待测光的遮挡。

在另一个实施例中，参考图4所示，所述第一电极32可为公共电极，且第一电极32为透明电极。所述第二电极34可为独立电极。此时，该光电探测阵列10包括：一个第一电极32和M个第二电极34。一个所述第二电极34对应于一个光电二极管。

上述M可为任意正整数。

若所述光电探测阵列10包括：M个第一电极32和M个第二电极34，则任意两个第一电极32分离设置并形成电隔离，任意两个第二电极34分离设置并形成电隔离。

所述吸收层33可由：铟镓砷等材质构成，例如，所述吸收层33的材质包括但不限于：未掺杂的磷化砷铟镓(U--InGaAs)。

若待测光入射到吸收层33之后，吸收层33会吸收入射的待测光的光能，并将吸收的光能转换为电能，进而形成光电流。例如，吸收层33中基态的电子吸收光能之后，跃迁到激发态；吸收的光能越多则形成的光电流越大，光电流越大对公共电极和独立电极之间所施加电压的改变量就越大。

该吸收层33可为：整个光电探测阵列10的所有光电二极管共用的光电转换材质。

该待测光可为任意能够被吸收层33转换为光电流的光线，示例性，该待测光包括但不限于激光。示例性地，该待测光除了所述激光以外，还可以是红外光等其他可以被光电二极管探测的光线。

若该待测光为激光，则该激光可为：波长为905nm的激光，或者波长为1310nm的激光，或者波长为1550nm的激光。

若光电探测阵列10包括：M个第一电极32和M个第二电极34位于所述光电探测阵列10的同一侧或者不同侧。

第一电极32和第二电极34可以位于光电探测阵列10的不同侧时，且吸收层33插入在第一电极32和第二电极34之间。即第一电极32和第二电极34分设在吸收层33两侧。第一电极32和第二电极34之间相互投影所覆盖的吸收层33区域，则为该对电极(即第一电极32和第二电极34)之间电压的改变量，与该吸收层33区域内的光电流正相关。

在一个实施例中，所述光电探测阵列10可仅包含一个第一电极32，该第一电极32可为多个第二电极34共用的公共电极。则此时，第二电极34即为独立电极。则公共电极和独立电极将分布在吸收层33的两侧。多个独立电极在光电探测阵列10的一侧分离设置，并与光电二极管另一侧的电极耦合。此时，该吸收层33可为：整个光电探测阵列10的所有独立电极共用。不同的独立电极，覆盖在所述吸收层33的不同区域，即任意两个独立电极覆盖(或者对应)的吸收层33区域无重叠。该独立电极向吸收层33的投影所覆盖的吸收层33区域为：影响该独立电极与公共电极耦合之后输出电压的区域。若该吸收层33区域内的光电流越大，则该独立电极与公共电极之间的电压变化量越大。

在一个实施例中，如图4所示，所述光电探测阵列10还包括：

接触层，该接触层由阵列式分布的接触块35组成，任意相邻的两个接触块35之间的分离设置，并形成电气性隔离；

衬底，该衬底可为透明衬底31，与所述透明的第一电极32接触；如此，待测光将穿过透明的所述光学膜43、透明的所述第一电极32和透明衬底31入射到所述吸收层33上。

在一个实施例中，所述接触层可为：第二电极34与倍增层36电通过接触层电连接。接触层的一侧，与倍增层36接触形成接触层与倍增层36之间的电连接，与此同时接触层的另一侧连接到第二电极34，从而接触层与第二电极34之间的电连接。

所述倍增层36又可以称之为雪崩层。吸收层33吸收光子释放的电子形成了光电流。光电流传导到倍增层36之后，会被倍增层36成倍的放大，从而形成数倍于光电流的大电流，通常情况下倍增层36会十几倍甚至数十倍的放大光电流，利用倍增层36这种倍增放大效应，可以提升光探测的灵敏度。

在本公开实施例中，所述接触层至少包含等于第二电极34个数的接触块35构成，这些接触块35与倍增层36的不同区域接触。

在一些实施例中，接触层包含的接触块35阵列式分布在倍增层36上。该倍增层36可为多个光电二极管共用，在制作该光电探测阵列10可以通过沉积就可以简单实现。

接触层内接触块35的分割，使得不同第一电极32与第二电极34耦合形成不同光电二极管的N极和P极。

所述接触层的横截面可以呈各种形状，例如，该接触层的横截面可以呈圆形。

在一个实施例中，所述接触块35的横截面积可为圆形。

在另一个开实施例中，参考图6至图9所示，所述接触块35的横截面为多边形。该多边形至少为四边形或者四边形以上的多边形。示例性，该接触块35的横截面可为：正四边形、正五边形或者正六边形。图6中所示的接触块的横截面为正四边形。图7所示为：由横截面为正四边形的接触块所形成光电二极管构成的矩形阵列。图8所示为：横截面为正六边形的接触块所形成光电二极管构成的蜂窝阵列。图9所示为：由横截面为正五边形的接触块所形成光电二极管构成的矩形阵列。

在本公开式实施例中，该接触块35的横截面可为：接触块35与倍增层36接触的表面平行的剖面。

对应于不同光电二极管(第二电极34)的接触块35之间需要保持一定的间距，以保持电隔离。若将接触块35做成四边形以上的多边形(例如正多边形)，可以使得相邻接触块35之间所需的分隔距离的同时，使得在单位面积的倍增层36上，接触块35与倍增层36之间的接触面更大，从而使得对应吸收层33区域所产生的光电流及光电流雪崩放大的电流被更多的探测到，从而提升了空间光的探测效率，且同时减少待测光入射两个接触块35间隙内对探测精度的负面影响。

示例性，在相同面积的倍增层36上设置同样多个接触块35，横截面为正四边形的接触块35的边长可等于：横截面为圆形的接触块35的直径，如此，横截面积为正方向的柱状体接触块35的横截面积，大于圆柱形的接触块35的横截面的面积。

示例性地，若接触块35的横截面为正五边形或者正六边形，比正四边形具有更大的面积，从而进一步增大接触块35的面积。

为了尽可能的增大单位面积内所述接触层对吸收层33的覆盖面积，可以将所述接触块35的横截面设置为正六边形。

示例性地，所述第一电极32的形状可以与所述接触块35的横截面的形状相同。

若接触块35的横截面为正六边形，则所述第一电极32的形状也可以正六边形。

在一个实施例中，虽然所述接触块35的横截面呈多边形(例如正六边形)，但是一个光电二极管靠近第二电极32一端的横截面积依然是矩形，则此时所述光电探测阵列10依然是矩形阵列。该矩形阵列包含的多个光电二极管成行成列分布。

在另一个实施例中，光电二极管靠近第二电极34的横截面可与所述接触块35的横截面的形状相同，由于不同光电二极管之间的隔离，在第二电极34外围具有一定的隔离环38，该隔离环38的内接于第一电极32和接触块35；外环与其他光电二极管的隔离环38接触，从而实现相邻两个光电二极管的电气性隔离。

若隔离环38不是矩形环，则该光电二极管就不再是矩形阵列，而是多边形直接堆积的其他阵列。

示例性地，参考图8所述，所述接触块35的横截面为正六边形，且光电二极管之间的隔离环38也是正六边形，则所述光电探测阵列10可蜂窝阵列。

即，在一个实施例中，所述光电探测阵列10为矩形阵列；一个所述第二电极34对应于一个光电二极管；相邻所述光电二极管之间的隔离环38为矩形环。在另一个实施例中，所述光电探测阵列10为蜂窝阵列；一个所述第二电极34对应于一个光电二极管，相邻所述光电二极管之间的隔离环38为正六边形环。

若接触块35的横截面为正六边形环，且所述隔离环38正六边形环，会使得单位面积上光电二极管的个数更多，光电二极管包含的接触块35的面积更大，从而吸收更多的待测光，提升光电探测阵列10的探测精度和灵敏度。

在一些实施例中，所述隔离环38的材质可为：与所述倍增层36的材质相同，不同的是，倍增层36的位置和所述隔离环38的位置是不同的。所述倍增层36位于所述吸收层33和所述接触块35之间，即所述倍增层36位于所述接触块35的底面；而所述隔离环38位于所述接触块35和第一电极32的侧面。

示例性地，所述倍增层36和所述隔离环38的材质均可为：掺杂半导体材质，但是由于隔离环38是在接触块35和第二电极34两侧，并不能接收到吸收层33因为吸收光能激发的电子，从而能够隔离两个相邻接触块35和两个相邻第二电极34之间的电气性。所述倍增层36和所述隔离环38的材质包括但不限于：N型掺杂的磷化铟(N-InP)。

若倍增层36和隔离环38的材质相同，则在制作所述光电探测阵列10时，可以基于一次制作工艺或者制作流程就能够实现倍增层36和隔离环38的制作，具有制作工艺简便的特点。若所述第二电极34为一个，且为各所述第一电极32的公共电极。所述第一电极32和所述第二电极34位于所述吸收层33的不同侧。

此时，作为公共电极的所述第一电极32的不同区域，与不同所述第二电极34耦合；且所述第一电极32为透明电极，所述透明电极所在侧为所述光电探测阵列10的入光侧；所述光电探测器的连接电路11，位于所述第二电极34所在侧，并分别与隔所述第二电极34连接。

该连接电路11可为与各个第二电极34连接的电路。为了确保连接电路11的阻抗足够的小，通常所述连接电路11为由金属或者合金构成的，且一般连接电路11是遮光的，如此，待测光的入光侧为所述第一电极32所在侧，而连接电路11位于所述电极所在侧；如此，减少了连接电路11对入射到吸收层33上的待测光的遮挡，从而单位面积的所述光电探测阵列10可以探测到更多的待测光，从而提升的光电探测阵列10的探测精度和灵敏度。

本公开实施例中，所述连接电路11可与所述独立电极位于光电探测阵列10的同一层，例如，连接电路11可以分布在第二电极34之间的间隙内，并与各个第二电极34连接，在对应的连接电路11导通时，第二电极34与第一电极32耦合后的电压输出。光电探测阵列10在完成一次扫描后，就可以知道当前扫描周期内各个第二电极34与第一电极32之间耦合后的电压，从而知道各个第一电极32向吸收层33投影后，投影所覆盖的吸收层33区域内探测的待测光的强度。

若该待测光为激光且该光电探测阵列10用于测距激光的回光检测，则这种光电探测阵列10具有更大面积接收回光(这种回光被空间中的物体反射会，也可以称之为空间光)，如此该光电探测阵列10可以尽可能检测到激光发射器所发射的激光，从而具有光探测效率高的特点。

在一个实施例中，如图4所示，所述光电探测阵列10在所述透明衬底31和所述吸收层33之间还具有一个或多个过渡层41。

所述过渡层41包括两个，一个是N型掺杂层，另一个是不掺杂过渡层。所述N型掺杂过渡层与所述透明衬底31接触，所述不掺杂过渡层与所述吸收层33接触。即所述N型掺杂过渡层位于所述透明衬底31与所述不掺杂过渡层之间。

所述N型掺杂过渡层的材质包括但不限于N型掺杂的磷化铟(N-InP)；所述不掺杂过渡层可为：不掺杂磷化铟(U-InP)。

在本公开实施例中，不同过渡层的基材是相同的，例如，前述的N型掺杂过渡层和不掺杂过渡层的基材都是InP，故多个过渡层的基材通过一个制作流程形成，例如，一次性沉积完成。在沉积过程中通过掺杂例子的控制，实现需掺杂的过渡层和不掺杂的过渡层的制作。

进一步地，所述过渡层41的基材可与所述透明衬底31的基材一致.

示例性地，所述过渡层的基材和所述透明衬底31的基材均为磷化铟(InP)，如此，可以进一步简化所述光电探测阵列10的制作工艺。

过渡层41平滑在透明衬底31和所述吸收层33之间的电势变化。

所述第二电极34的形状可以与所述接触块35的横截面的形状相同或不同。

如图4所示，本公开实施例提供的光电探测阵列10，在倍增层36和吸收层33之间设置有一个或多个过渡层和电荷(charge)层37，该过渡层42同样可以用于平滑吸收层33和倍增层36之间的电势变化。该电荷层37与所述倍增层36接触，所述多个过渡层42位于所述电荷层和所述吸收层33之间。所述电荷层能够使得吸收层33因吸收光能力激发的电子迅速聚集到倍增层36上，以产生雪崩现象。

所述电荷层37可由半导体材质构成，示例性地，所述电荷层37可为：N型掺杂的磷化铟(N-InP)

此处的多个过渡层42的基材相同。进一步地，多个过渡层42的基材可与吸收层33的基材一致。例如，多个过渡层42的基材和吸收层33的基材都可以是磷化砷铟镓(InGaAs)。示例性地，位于电荷层37和所述吸收层33之间的多个过渡层42可为两个，且分别是N型掺杂过渡层和不掺杂过渡层。此处的N型掺杂过渡层可为：

N型掺杂磷化砷铟镓(InGaAsP)层，且不掺杂过渡层可为：U-InGaAs层。该N型掺杂过渡层又可以称之为渐变层。

同样地，若多个过渡层42的基材相同，和/或过渡层42与吸收层33的基材相同，可以简化所述光电探测阵列10的制作工艺。

在一些实施例中，如图10所示，所述光电探测器还包括：

处理芯片13，通过控制电路与所述光电探测阵列电连接，用于读取所述光电探测阵列内光电二极管的电压。

该处理芯片可以是：控制光电探测阵列10的待测光测量的芯片和/或还可以是对光电探测阵列10测量的信号进行处理的芯片。

该光电探测器包含的光电探测阵列10内各个光电二极管的接触块35为多边形，能够探测到更多的待测光，具有探测灵敏度高及精度高的特点。

若第一电极32是公共电极，则待测光依次经过光学膜43、透明的第一电极32和透明衬底31入射到吸收层33上；

若第一电极32为独立电极，则第一电极32和第二电极34均设置在背光侧，则待测光依次经过光学膜43和透明衬底31入射到吸收层33上。

本公开实施例提供的光电探测器包括前述的光电探测阵列10，该光电探测阵列10探测是具有单位面积内入光面积大的特点，从而可以探测到更多的待测光，提升了光电探测阵列10的灵敏度和精度。

该光电探测阵列还包括：连接电路11；

所述连接电路11，位于光电探测阵列10的背光侧，并分别与光电探测阵列10背光侧的各第二电极电连接。

示例性地，所述连接电路11，用于供处理芯片13读取光电探测阵列内光电二极管的电压。

本公开实施例中，所述连接电路11可与所述第二电极34位于光电探测阵列10的同一层，例如，连接电路11可以分布在第二电极34之间的间隙内，并与各个第二电极34连接，在对应的连接电路11导通时，第二电极34与公共电极耦合后的电压输出。光电探测阵列10在完成一次扫描后，就可以知道当前扫描周期内各个第二电极34与第一电极32之间耦合后的电压，从而知道各个第二电极34向吸收层33投影后，投影所覆盖的吸收层33区域内探测的待测光的强度。

在一些实施例中，所述光电探测阵列10还包括：保护衬底，所述保护衬底位于各所述独立电极和所述连接电路11之上，从而保护独立电极和连接电路11。在一些实施例中，该连接电路11与所述独立电极为在一道工艺中形成的。例如，在所述接触层上进行图案化金属材质的沉积，一次性形成所述独立电极并同步形成与所述独立电极的连接电路11，在完成独立电极和连接电路11的制作之后，在形成所述保护衬底。

在一些实施例中，所述控制电路12，位于所述光探测的外围，用于根据所述处理芯片13的控制信号，控制所述光电探测阵列10的连接电路11的导通或断开。

在本公开实施例中，控制电路12位于光探测阵列的外围，从而控制电路12自身不会遮挡待测光，从而使得更多的待测光能够入射到所述光电探测阵列10的吸收层33上。

在本公开实施例中，所述控制电路12通过连接电路11与各所述独立电极电连接。该连接电路11可为与独立电极位于一层的电路，该控制电路12通过导通或者断开对应的连接电路11，可以按照行和列逐个扫描光电探测阵列10内的各个光电二极管。

控制电路12位于与所述光电探测阵列10的外围，通过光电探测阵列10边缘的各种连接端子连接，因此该控制电路12可以成为外围电路。例如，一个所述连接端对应于一个位于所述光电探测阵列10边缘的连接端子。

该控制电路12可包括：选通子电路，该选通子电路可以选通对应的连接电路11，从而实现分时导通不同的连接电路11，从而实现在一个扫描周期内扫描到不同独立电极所对应的光电二极管，从而得到不同位置处光电二极管所探测的待测光的强度。

在一个扫描周期内，该控制电路12可以逐一扫描光电探测阵列10内每一个光电二极管。

在一些实施例中，所述选通子电路可包括：行选通子电路和列选通子电路，行选通子电路逐一分时导通光电探测阵列10的行电路，同时列选通子电路逐一分时导通光电探测电路的列电路，如此在一个扫描周期的任意一个时刻，至少有一个独立电极对应的光电二极管被导通，从而能够该光电二极管两端的电压被读取到。

在一个实施例中，所述控制电路12与所述光电探测阵列10封装在探测芯片内；

其中，所述探测芯片包括：阵列区域21和电路区域22；所述电路区域22环绕在所述阵列区域21外围；

所述光电探测阵列10位于阵列区域21内；

所述控制电路12位于所述电路区域22内；

所述电路区域22和所述阵列区域21之间设置有绝缘的隔离带23。

在本公开实施例中，该控制电路12与光电探测阵列10封装在一个芯片内，该芯片可以称之为探测芯片。

在本公开实施例中，该探测芯片包括：阵列区域21和电路区域22，电路区域22位于探测区域的外围的一侧或多侧。

示例性地，若选通子电路可以从两侧导通连接电路11的行电路，则在探测阵列的两侧都设置有行选通子电路，示例性地，在阵列区域21的左侧和右侧都分布有行选通子电路。由示例性地，在阵列区域21的左侧或右侧分布有行选通子电路，另一侧不分布有行选通子电路。

在阵列区域21的两侧的行选通子电路时，该行选通子电路可以在不同时间点导通连接电路11中两个相邻的行电路。或者，在阵列区域21两侧的选通子电路，可以同时导通相邻的两行连接电路11，从而实现一次性读取两个独立电极对应的光电二极管的电压。

当然，控制电路12中的行选通子电路也可以仅仅位于阵列区域21的一侧，在扫描周期内的一个时间点仅导通连接电路11中的电路行。

在一些实施例中，所述列选通子电路也可以位于阵列区域21的两个相对侧，例如，列选通子电路可以在阵列区域21的前侧和后侧都分布有，或者，列选通阵列可以仅分布在阵列区域21的前侧或者后侧。

在列选通子电路同时分布在阵列区域21的前侧和后侧时，在一个时间点可以同时导通连接电路11的两个列，则一次性读取相邻的两个独立电极对应的光电二极管的电压。当然在列选通子电路位于阵列区域21的前侧和后侧时，也可以在一个时间点仅仅导通连接电路11中的一个列，一次性读取一个光电二极管的电压。

在本公开实施例中，电路区域22和阵列区域21之间设置有隔离带23，该隔离带23用于实现电路区域22和阵列区域21之间的电隔离，从而减少阵列区域21的电子跑道电路区域22导致的光电探测结果不够精确的现象。

值得注意的是，隔离带23的设置并不代表隔离控制电路12与阵列区域21内连接电路11，而是确保控制电路12与连接电路11之间的电连接仅在铺设有线路的地方形成电连接。

该隔离带23可以由绝缘材质构成，也可以是不掺杂的半导体材质构成。

将控制电路12设置在阵列区域21外围的电路区域22内，减少了控制电路12直接层叠设置在阵列区域21导致的待测光遮挡现象，从而能够在相同体积的探测芯片内有更大入光面积供待测光入射，提升探测精确度和灵敏度。

故在一些实施例中，所述控制电路12包括：

供电子电路，位于所述电路区域22，在所述光电探测阵列10的边缘与所述光电探测阵列10的公共电极连接，用于向所述公共电极提供工作电压；

选通子电路，与所述连接电路11电连接，用于控制根据所述处理芯片13的控制信号，导通或断开所述连接电路11。

供电子电路可以提供公共电极和独立电极耦合时所需的电压，在本公开实施例中，供电子电路位于电路区域22，在电路区域22的边缘位置处向公共电极施加电压，例如，该光电二极管为APD，在公共电极处向APD反向施压，从而可以使得倍增层36产生雪崩现象。

处理芯片13会产生控制信号，控制选通子电路选通不同的连接电路11。例如，连接电路11或者选通子电路上具有一个晶体管，通过向该晶体管的控制极输入对应的信号，控制该晶体管的导通或断开，实现对应连接电路11的导通或者断开。该晶体管包括但不限于MOS管，该控制极包括但不限于栅极。

在一些实施例中，所述电路区域22的基材与所述光电探测阵列10中所述透明衬底31的基材均为半导体材质，且所述电路区域22的基材内具有所述控制电路12的位置处增加导电性的掺杂粒子。

在本公开实施例中，该电路区域22的基材与透明衬底31的基材是相同的，故在光电探测芯片制作时，可以一次性沉积透明衬底31和电路区域22，然后通过电路区域22的掺杂实现控制电路12的生成，具有制作工艺流程简便的特点。

如图11所示，本公开实施例提供一种激光雷达，包括：

激光发射器61，用于发射激光；

前述任意实施例提供的光电探测器62，用于检测所述激光的回光。

该光电探测器62用于激光雷达中，可以很好的探测激光的回光，从而提升激光雷达的测距数据的精度。

该激光雷达可为各种类型的激光雷达，示例性地，所述光雷达可为微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)激光雷达。

本公开实施例中激光发射器61发射的激光可为：波长为905nm的激光，或者波长为1310nm的激光和波长为1550nm的激光中的一种或者多种。

本公开实施例提供的光电探测器，具有探测灵敏度高及精度高的特点，故包含了该光电探测器的激光雷达同样具有灵敏度高及精度高的特点。示例性地，该激光雷达可以用于测距，则这种激光雷达基于光电探测器从第一电极34和第二电极32之间读取的电压生成的测距数据，具有精度高的特点。

该测距数据可为激光雷达的点云数据。该点云数据可包括：被测目标与激光雷达之间的距离值和/或角度值，该角度值可为被测目标与激光雷达之间在垂直方向上的俯仰角度值和/或在水平方向的角度值。

本领域技术人员可以理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光电探测器，其特征在于，包括：

光电探测阵列，包括第一电极和第二电极，其中，所述第一电极和所述第二电极的极性相反，且所述第一电极和所述第二电极均位于所述光电探测阵列的背光侧；

光学膜，位于所述光电探测阵列的入光侧，其中，所述光学膜为由多种材质均匀混合制作而成的单层膜，不同所述材质，用于实现不同的光学现象，待测光经过所述光学膜后入射到所述光电探测阵列的吸收层；

所述光学膜实现的所述光学现象包括：提升所述待测光入射到所述吸收层的透射率和滤除所述待测光以外的干扰光；

所述光学膜分为：第一区域，用于向所述吸收层传导第一波长的光；第二区域，用于向所述吸收层传导第二波长的光，其中，所述第一区域和所述第二区域均为多个，且所述第一区域和所述第二区域间隔分布；

所述光电探测阵列包括：接触层和倍增层，所述接触层由阵列式分布的接触块组成；所述接触层包含的所述接触块阵列分布在倍增层上；所述接触块的横截面为正六边形，且所述光电二极管之间的隔离环也为正六边形，则所述光电探测阵列为蜂窝阵列；所述光电探测阵列为蜂窝阵列，一个所述第二电极对应一个光电二极管，相邻所述光电二极管之间的隔离环为正六边形环；所述隔离环的材质与所述倍增层的材质相同。

2.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，

所述第一区域和所述第二区域为形状相同且面积相等的区域；一个所述第一区域和一个所述第二区域对应于所述光电探测阵列的N个所述第二电极；所述N为正整数；

所述第一区域和所述第二区域按照预设图案间隔分布。

3.根据权利要求2所述的光电探测器，其特征在于，

一个所述预设图案内位于相同行且相邻的所述第一区域和所述第二区域对应的所述光电二极管，与相同的连接电路连接；

或者，

一个所述预设图案内位于相同列且相邻的所述第一区域和所述第二区域对应的所述光电二极管，与相同连接电路连接；

一个所述连接电路，分时导通对应的所述第一区域和所述第二区域对应的所述光电二极管。

4.根据权利要求2所述的光电探测器，其特征在于，

在所述预设图案内任意一个矩形区域的对角线上分布的是所述第一区域；和/或，

在所述预设图案内任意一个矩形区域的对角线上分布的是所述第二区域。

5.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述光电探测器还包括：

处理芯片，通过控制电路与所述光电探测阵列电连接，用于读取所述光电探测阵列内光电二极管的电压。

6.根据权利要求5所述的光电探测器，其特征在于，所述光电探测器还包括：连接电路；

所述连接电路，位于所述背光侧，并与所述第一电极和所述第二电极电连接 ；其中，所述连接电路，用于读取所述第二电极与所述第一电极之间的电压。

7.根据权利要求6所述光电探测器，其特征在于， 所述控制电路，位于所述光电探测阵列的外围，用于根据所述处理芯片的控制信号，控制所述光电探测阵列的连接电路的导通或断开。

8.根据权利要求7所述的光电探测器，其特征在于，

所述控制电路、与所述光电探测阵列封装在探测芯片内；

其中，所述探测芯片包括：阵列区域和电路区域；所述电路区域环绕在所述阵列区域外围；

所述光电探测阵列位于阵列区域内；

所述控制电路位于所述电路区域内；

所述电路区域和所述阵列区域之间设置有电气性隔离的隔离带。

9.根据权利要求8所述的光电探测器，其特征在于，所述控制电路包括：

供电子电路，位于所述电路区域，在所述光电探测阵列的边缘与所述光电探测阵列的公共电极连接，用于向所述公共电极提供工作电压；

选通子电路，与所述连接电路电连接，用于控制根据所述处理芯片的控制信号，导通或断开所述连接电路。

10.一种激光雷达，其特征在于，包括：

激光发射器，用于发射激光；

权利要求1至9任一项提供的光电探测器，用于探测所述激光的回光。