CN210516723U - 激光雷达用陶瓷封装apd-tia光探测器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了激光雷达用陶瓷封装APD‑TIA光探测器，涉及光电技术领域，解决了现有封装APD‑TIA光探测器存在的集成度低、装配难度高、封装尺寸大，不适用于实际使用，以及因APD/TIA距离远或结构不当而产生的噪音大等问题中的一种或多种问题，包括APD、TIA和陶瓷封装外壳，APD和TIA集成为单个光探测器单元，并以多个光探测器单元组成阵列光探测器，以阵列光探测器的形式共同封装在陶瓷封装外壳中，APD采用Si‑APD。APD‑TIA采取异质集中，减小两者之间间距，减小暗电流。其具有集成度高，装配便利、非标件适用度高、探测精度高、低噪音的优点。

Description

激光雷达用陶瓷封装APD-TIA光探测器
技术领域
本实用新型涉及光电技术领域，更具体的是涉及激光雷达用陶瓷封装APD-TIA光探测器。
背景技术
光电探测器作为光接收机的重要组成部分，其主要功能是将接收到的光信号转变为电信号。一般在光纤通信系统中，光发射机发射出来的光信号功率偏低可能只有毫瓦级，再经过长距离的光纤线路传输，光信号会继续减弱或畸变，能到达光接收机的光信号就很微弱了，由于。APD具有较高的内部增益和响应度，大大提高了器件的信噪比和灵敏度，故成为光接收系统的首选器件。APD探测器一般都带有可调增益的前置放大器，其作用是将电流信号转换成电压信号并放大，前置放大器将决定光接收机的信噪比，同时也决定光接收机的灵敏度，是整个光接收机的关键部分。
在现有光接收机中，APD探测器与前置放大器TIA间隔距离较大，因此存在集成度低，应用过程中装配难度较大、使用不便的问题，同时由于APD和TIA间隔问题造成的信号失真及噪音问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：为了解决现有封装APD-TIA光探测器存在的集成度低、装配难度高、封装尺寸大，不适用于实际使用，以及因APD/TIA距离远或结构不当而产生的噪音大等问题中的一种或多种问题，提供一种激光雷达用陶瓷封装APD-TIA光探测器，其具有集成度高，装配便利、非标件适用度高、探测精度高、低噪音的优点。
本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
激光雷达用陶瓷封装APD-TIA光探测器，包括APD、TIA和陶瓷封装外壳，所述APD和TIA集成为单个光探测器单元，并以多个光探测器单元组成阵列光探测器，以阵列光探测器的形式共同封装在陶瓷封装外壳中，所述APD采用Si-APD。APD-TIA采取异质集中，减小两者之间间距，减小暗电流。
进一步地，所述陶瓷封装外壳中的阵列光探测器包括1-20个或21-40个光探测器单元。
进一步地，所述阵列光探测器包括2×1个、2×2个、2×4个、2×8个、2×16个或2×32 个光探测器单元，所有光探测器单元分为两行阵列，两行阵列的光探测器单元交错设置。
进一步地，所述阵列光探测器包括1×1个、1×2个、1×4个、1×8个、1×16个、1×32 个、1×64个或1×128个光探测器单元。
进一步地，所述TIA采用高灵敏度互阻抗放大器，跨阻前置放大器实质上是电压并联负反馈放大器，输入电阻很小，可以改善放大器的带宽和非线性，并基本保持原有的信噪比，有较大的动态范围，跨阻前置放大器特别适合于超高速传输系统；TIA包括有IN引脚、接地引脚、MON监控引脚、电源引脚，OUTN引脚和OUTP引脚，TIA插入分相器和一对差分输出缓冲器，实现使用单端互阻抗放大器将输入光电流转换为电压，TIA并联一个滤波电容CFILT一，同时更好地抑制主要由电源噪声引起的共模噪声，使用分相器将单端信号转换为差分信号。产生50欧姆的输出单端阻抗以匹配负载，并隔离外部负载环境，以差分方式终止TIA输出，以实现最佳电源噪声抑制。APD的阳极通过引线与TIA的IN引脚连接,APD外接叠加反偏电压 Vapd，同时并联一个滤波电容CFILT二。
进一步地，所述APD为平面型结构，APD正面为N极，背面为P极，APD的P极与陶瓷封装外壳上的阳极焊盘电连接，并通过该阳极焊盘和引线，APD的P极连接到TIA的IN引脚。平面型APD具有很高的可靠性和低暗电流等优点，可以进一步降低本实用新型在使用过程中的噪音情况。
进一步地，所述陶瓷封装外壳的上表面设置有围坝，围坝包围设置在陶瓷封装外壳上的阵列光探测器，围坝上方固定连接透明玻璃盖，透明玻璃盖覆盖阵列光探测器。
进一步地，所有连接引线采用金丝引线，陶瓷封装外壳为氮化铝陶瓷材料或者氧化铝陶瓷材料，阳极焊盘和阴极焊盘为表面镀金的镍钯金材料。
本实用新型的有益效果在于：激光雷达用陶瓷封装APD-TIA光探测器能通过降低探测器和前置放大器的距离，提高探测器单元集成度，解决了装配难度高、封装尺寸大，不适用于实际使用，以及因APD/TIA距离远或结构不当而产生的噪音大等问题，具有集成度高，装配便利、非标件适用度高、探测精度高、低噪音的优点。
同时，TIA采用高灵敏度互阻抗放大器，跨阻前置放大器实质上是电压并联负反馈放大器，输入电阻很小，可以改善放大器的带宽和非线性，并基本保持原有的信噪比，有较大的动态范围。
附图说明
图1是光探测器单元的结构示意图；
图2是激光雷达用陶瓷封装APD-TIA光探测器的装配示意图；
图3是TIA的连接关系示意图；
附图标记：1—陶瓷封装外壳，2—光探测器单元，3—IN引脚，4—接地引脚，5—MON监控引脚，6—电源引脚，7—OUTN引脚，8—OUTP引脚，9—滤波电容CFILT一，10—滤波电容CFILT二。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
实施例1
如图1所示，本实用新型提供的激光雷达用陶瓷封装APD-TIA光探测器，包括APD、TIA 和陶瓷封装外壳1，APD和TIA集成为单个光探测器单元2，并以2×8个、2×16个或2×32个光探测器单元2组成阵列光探测器，以阵列光探测器的形式共同封装在陶瓷封装外壳1中， APD采用Si-APD。APD-TIA采取异质集中，减小两者之间间距，减小暗电流。
所有光探测器单元2分为两行阵列，两行阵列的光探测器单元2交错设置。
TIA采用高灵敏度互阻抗放大器，跨阻前置放大器实质上是电压并联负反馈放大器，输入电阻很小，可以改善放大器的带宽和非线性，并基本保持原有的信噪比，有较大的动态范围，跨阻前置放大器特别适合于超高速传输系统；TIA包括有IN引脚3、接地引脚4、MON监控引脚5、电源引脚6，OUTN引脚7和OUTP引脚8，TIA插入分相器和一对差分输出缓冲器，实现使用单端互阻抗放大器将输入光电流转换为电压，TIA并联一个滤波电容CFILT一9，同时更好地抑制主要由电源噪声引起的共模噪声，使用分相器将单端信号转换为差分信号。产生 50欧姆的输出单端阻抗以匹配负载，并隔离外部负载环境，以差分方式终止TIA输出，以实现最佳电源噪声抑制。APD的阳极通过引线与TIA的IN引脚3连接,APD外接叠加反偏电压 Vapd，同时并联一个滤波电容CFILT二10。
APD为平面型结构，APD正面为N极，背面为P极，APD的P极与陶瓷封装外壳1上的阳极焊盘电连接，并通过该阳极焊盘和引线，APD的P极连接到TIA的IN引脚3。平面型APD 具有很高的可靠性和低暗电流等优点，可以进一步降低本实用新型在使用过程中的噪音情况。
实施例2
如图1所示，本实用新型提供的激光雷达用陶瓷封装APD-TIA光探测器，包括APD、TIA 和陶瓷封装外壳1，APD和TIA集成为单个光探测器单元2，并以多个光探测器单元2组成阵列光探测器，以阵列光探测器的形式共同封装在陶瓷封装外壳1中，APD采用Si-APD。APD-TIA 采取异质集中，减小两者之间间距，减小暗电流。
阵列光探测器包括1×1个、1×2个、1×4个、1×8个、1×16个、1×32个、1×64个或1×128个光探测器单元2。
TIA采用高灵敏度互阻抗放大器，TIA包括有IN引脚3、接地引脚4、MON监控引脚5、电源引脚6，OUTN引脚7和OUTP引脚8，TIA插入分相器和一对差分输出缓冲器，实现使用单端互阻抗放大器将输入光电流转换为电压，TIA并联一个滤波电容CFILT一9，使用分相器将单端信号转换为差分信号，以差分方式终止TIA输出。APD的阳极通过引线与TIA的IN引脚 3连接,APD外接叠加反偏电压Vapd，同时并联一个滤波电容CFILT二10。
APD为平面型结构，APD正面为N极，背面为P极，APD的P极与陶瓷封装外壳1上的阳极焊盘电连接，并通过该阳极焊盘和引线，APD的P极连接到TIA的IN引脚3。
实施例3
本实施例在实施例1或2的基础上进一步优化，具体地为：
陶瓷封装外壳1的上表面设置有围坝，围坝包围设置在陶瓷封装外壳1上的阵列光探测器，围坝上方固定连接透明玻璃盖，透明玻璃盖覆盖阵列光探测器。
连接引线采用金丝引线，陶瓷封装外壳1为氮化铝陶瓷材料或者氧化铝陶瓷材料，阳极焊盘和阴极焊盘为表面镀金的镍钯金材料。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.激光雷达用陶瓷封装APD-TIA光探测器，包括APD、TIA和陶瓷封装外壳(1)，其特征在于：所述APD和TIA集成为单个光探测器单元(2)，并以多个光探测器单元(2)组成阵列光探测器，以阵列光探测器的形式共同封装在陶瓷封装外壳(1)中，所述APD采用Si-APD。
2.根据权利要求1所述的激光雷达用陶瓷封装APD-TIA光探测器，其特征在于：所述陶瓷封装外壳(1)中的阵列光探测器包括1-20个或21-40个光探测器单元(2)。
3.根据权利要求1所述的激光雷达用陶瓷封装APD-TIA光探测器，其特征在于：所述阵列光探测器包括2×1个、2×2个、2×4个、2×8个、2×16个或2×32个光探测器单元(2)，所有光探测器单元(2)分为两行阵列，两行阵列的光探测器单元(2)交错设置。
4.根据权利要求1所述的激光雷达用陶瓷封装APD-TIA光探测器，其特征在于：所述阵列光探测器包括1×1个、1×2个、1×4个、1×8个、1×16个、1×32个、1×64个或1×128个光探测器单元(2)。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的激光雷达用陶瓷封装APD-TIA光探测器，其特征在于：所述TIA采用高灵敏度互阻抗放大器，TIA包括有IN引脚(3)、接地引脚(4)、MON监控引脚(5)、电源引脚(6)，OUTN引脚(7)和OUTP引脚(8)，TIA插入分相器和一对差分输出缓冲器，TIA并联一个滤波电容CFILT一(9)，APD的阳极通过引线与TIA的IN引脚连接,APD外接叠加反偏电压Vapd，同时并联一个滤波电容CFILT二(10)。
6.根据权利要求5所述的激光雷达用陶瓷封装APD-TIA光探测器，其特征在于：所述APD为平面型结构，APD正面为N极，背面为P极，APD的P极与陶瓷封装外壳(1)上的阳极焊盘电连接，并通过该阳极焊盘和引线，APD的P极连接到TIA的IN引脚(3)。
7.根据权利要求5所述的激光雷达用陶瓷封装APD-TIA光探测器，其特征在于：所述陶瓷封装外壳(1)的上表面设置有围坝，围坝包围设置在陶瓷封装外壳(1)上的阵列光探测器，围坝上方固定连接透明玻璃盖，透明玻璃盖覆盖阵列光探测器。
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