RU181218U1

RU181218U1 - High-frequency photodetector module

Info

Publication number: RU181218U1
Application number: RU2017146389U
Authority: RU
Inventors: Ольга Андреевна Козырева; Иван Сергеевич Полухин; Юрий Владимирович Соловьев; Анатолий Константинович Михайлов; Владислав Евгеньевич Бугров; Максим Анатольевич Одноблюдов
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2018-07-06

Abstract

Использование: для регистрации излучения.Сущность полезной модели заключается в том, что модуль фотоприемный высокочастотный содержит фоточувствительный элемент, установленный в корпус, состоящий из основания, платы СВЧ и крышки, в основание корпуса включена вставка с размещенной на ней платой СВЧ с токоведущей линией и резистором 50 Ом, включенным электрически параллельно токоведущей дорожке, которая соединена с разъемом СВЧ, установленным в пазу, при этом паз расположен с одного края вставки, а на другой ее стороне выполнена канавка для установки волокна и сопряжения его с фоточувствительным элементом.Технический результат - обеспечение возможности расширения рабочего диапазона частот электрического сигнала. 2 ил.Usage: for detecting radiation. The essence of the utility model is that the high-frequency photodetector module contains a photosensitive element installed in a housing consisting of a base, a microwave board and a cover, an insert with a microwave board on it with a current-carrying line and a resistor is included in the housing base 50 Ohm, connected electrically parallel to the current path, which is connected to the microwave connector installed in the groove, the groove being located on one edge of the insert, and on its other side there is a groove for I install the fiber and pair it with a photosensitive element. The technical result is the possibility of expanding the working frequency range of the electric signal. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области полупроводниковых приборов, предназначенных для регистрации излучения, и может быть использована для изготовления быстродействующих фотоприемных модулей, предназначенных для преобразования оптического модулированного сигнала в высокочастотный электрический (до 40 ГГц) в аналоговых оптоволоконных линиях связи.The utility model relates to the field of semiconductor devices designed to detect radiation, and can be used to manufacture high-speed photodetector modules designed to convert an optical modulated signal into a high-frequency electric signal (up to 40 GHz) in analog fiber-optic communication lines.

Одной из проблем в области оптоэлектронных приборов является корпусирование фоточувствительных компонентов для использования в линиях связи. В последние годы все более широкое использование оптических систем связи приводит к требованию расширения полосы пропускания оптических приемников и упрощению их производства с меньшими затратами за более короткое время. Полоса пропускания в первую очередь определяется временем отклика фоточувствительного элемента, а компоненты модуля, необходимые для подключения к внешним устройствам обработки электрического сигнала в линиях связи увеличивают паразитные параметры и снижают полосу пропускания оптоэлектронного прибора.One of the problems in the field of optoelectronic devices is the packaging of photosensitive components for use in communication lines. In recent years, the increasing use of optical communication systems has led to the requirement to expand the bandwidth of optical receivers and simplify their production with less cost in a shorter time. The bandwidth is primarily determined by the response time of the photosensitive element, and the module components necessary for connecting to external devices for processing an electrical signal in communication lines increase spurious parameters and reduce the bandwidth of the optoelectronic device.

Известные конструкции фотоприемных модулей в основном содержат оптоэлектронный элемент, оптическое волокно, размещенное в корпусе, состоящем из основания и крышки, и, часто, линзу или систему линз для фокусировки излучения на фоточувствительной области, а также, контакты для вывода электрического сигнала. Известны патенты США US 7021840 (В2), US 6816647 (В1), и US 6955934 (В2), патент Китая CN 100479197 (С1), заявки Германии DE 102004025735 (В4) и DE 102004064081 (В9), патент Японии JP 5086521 (В2), а также патент США US7021840 (В2) и заявка Японии JP 2004088046 (А).Known designs of photodetector modules generally comprise an optoelectronic element, an optical fiber housed in a housing consisting of a base and a cover, and often a lens or lens system for focusing radiation on the photosensitive region, as well as contacts for outputting an electrical signal. Known US patents US 7021840 (B2), US 6816647 (B1), and US 6955934 (B2), Chinese patent CN 100479197 (C1), German application DE 102004025735 (B4) and DE 102004064081 (B9), Japan patent JP 5086521 (B2 ), as well as US patent US7021840 (B2) and Japanese application JP 2004088046 (A).

Наиболее близким к заявляемому устройству является US 7021840 В2, опубл. 4 апреля 2006 г., в котором оптический приемник содержит фоточувствительный элемент, для приема излучения от оптического волокна, плату предусилителя для усиления электрического сигнала от фоточувствительного элемента, подставку, на которой установлены фоточувствительный элемент и плата предусилителя, и основание, на котором закреплено волокно и из которого выведены электрические контакты. Недостатком является выполнение электрических контактов в виде штырей, форма которых не позволяет передавать электрический сигнал, полученный от оптического приемника, на стандартные устройства СВЧ тракта.Closest to the claimed device is US 7021840 B2, publ. April 4, 2006, in which the optical receiver contains a photosensitive element for receiving radiation from the optical fiber, a preamplifier board for amplifying an electric signal from the photosensitive element, a stand on which the photosensitive element and the preamplifier board are mounted, and a base on which the fiber is fixed and from which the electrical contacts are derived. The disadvantage is the implementation of electrical contacts in the form of pins, the shape of which does not allow the transmission of the electrical signal received from the optical receiver to standard microwave devices.

Задачей, решаемой с помощью предлагаемой полезной модели, является адаптация конструкции для использования в высокоскоростных оптоволоконных линиях связи.The problem solved by the proposed utility model is to adapt the design for use in high-speed fiber optic communication lines.

Данная задача решается за счет технического результата, заключающегося в расширении рабочего диапазона частот электрического сигнала, снимаемого с фотоприемника.This problem is solved due to the technical result, which consists in expanding the working frequency range of the electric signal taken from the photodetector.

Технический результат достигается тем, что в основание корпуса включена вставка с размещенной на ней платой СВЧ с токоведущей линией и резистором 50 Ом, включенным электрически параллельно токоведущей дорожке, которая соединена с разъемом СВЧ, установленным в паз, при этом паз расположен с одного края вставки, а на другой ее стороне выполнена канавка для установки волокна и сопряжения его с фоточувствительным элементом.The technical result is achieved by the fact that an insert is included in the base of the housing with a microwave board placed on it with a current-carrying line and a 50 Ohm resistor, electrically connected parallel to the current-carrying track, which is connected to the microwave connector installed in the groove, while the groove is located on one edge of the insert, and on its other side there is a groove for installing the fiber and pairing it with the photosensitive element.

наличие у фотоприемного модуля согласованного с сопротивлением 50 Ом электрического выхода, имеющего форму разъема СВЧ, оптимизирует конструкцию для применения в высокоскоростных линиях связи.the presence of a photodetector module matched to a resistance of 50 ohms of an electrical output in the form of a microwave connector optimizes the design for use in high-speed communication lines.

Сущность полезной модели поясняется фигурами.The essence of the utility model is illustrated by figures.

На фиг. 1 показан вид фотоприемного модуля без крышки и оптического волокна. Топология платы СВЧ не раскрывается. Винты, закрепляющие вставку, не показаны. На фиг. 2 показан вид вставки сбоку.In FIG. 1 shows a view of a photodetector module without a cover and an optical fiber. The topology of the microwave board is not disclosed. The screws securing the insert are not shown. In FIG. 2 shows a side view of the insert.

Устройство состоит из основания корпуса 1, вставки 2, разъема СВЧ 3, платы СВЧ 4, фоточувствительного элемента 5 и контактов 6, а также оптического волокна и крышки, которые на фигурах не показаны;The device consists of the base of the housing 1, insert 2, microwave connector 3, microwave board 4, photosensitive member 5 and contacts 6, as well as optical fiber and a cover, which are not shown in the figures;

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Модулированный оптический сигнал поступает по волокну, сопряженному с фоточувствительным элементом 5, в котором преобразовывается в электрический сигнал, который далее поступает на токоведущую дорожку на плате СВЧ 4, в которой часть сигнала рассеивается на резисторе 50 Ом, а часть проходит по токоведущей дорожке к разъему СВЧ 3, являющимся выходом устройства. С разъема СВЧ 3 высокочастотный электрический сигнал подается на последующие устройства линии связи.The modulated optical signal is fed through a fiber coupled to the photosensitive element 5, in which it is converted into an electrical signal, which then goes to the current path on the microwave board 4, in which part of the signal is scattered by a 50 ohm resistor, and part passes through the current path to the microwave connector 3, which is the output of the device. From the microwave connector 3, a high-frequency electrical signal is supplied to subsequent devices of the communication line.

Контакты 6 могут использоваться для обеспечения электрического контакта к площадкам на плате СВЧ, если таковые предусмотрены.Contacts 6 can be used to provide electrical contact to the pads on the microwave board, if any.

В качестве примера, модуль фотоприемный высокочастотный реализован на основе кристалла фотодиода типа PIN с вертикальной засветкой спектрального диапазона 1300-1600 нм на подложках фосфида индия. Диаметр фоточувствительной области фотодиода 20 мкм, размеры кристалла фотодиода 400×500×120 мкм. В качестве разъема СВЧ использован разъем типа SMA с рабочей полосой частот 26,5 ГГц Amphenol 901-10511-2. Оптическое волокно оконцевано разъемом типа FC/APC для ввода излучения в модуль от источников излучения, имеющих выход данного типа. Толщина платы СВЧ выбрана 0.25 мм, ширина токоведущего проводника 0.24 мм, зазор между токоведущей линией и плоскостями нулевого потенциала 0.5 мм. С обратной стороны СВЧ плата металлизирована, и верхние плоскости нулевого потенциала соединены с нижней посредством сквозных металлизированных отверстий. В качестве материала платы был использован СВЧ-материал поликор. Данные параметры обеспечили копланарную линию передачи с волновым сопротивлением 50 Ом. Согласующий резистор 50 Ом реализован в тонкопленочном исполнении. Изготовленный модуль имеет полосу пропускания 20 ГГц и коэффициент отражения от СВЧ выхода не выше -6дБ во всей полосе пропускания. Габариты модуля 40×40×15 мм.As an example, the high-frequency photodetector module is implemented on the basis of a PIN-type photodiode crystal with vertical illumination of the spectral range 1300-1600 nm on indium phosphide substrates. The diameter of the photosensitive region of the photodiode is 20 μm, and the crystal size of the photodiode is 400 × 500 × 120 μm. As a microwave connector, an SMA type connector with a working frequency band of 26.5 GHz Amphenol 901-10511-2 is used. The optical fiber is terminated by an FC / APC type connector for inputting radiation into the module from radiation sources having an output of this type. The thickness of the microwave board was chosen 0.25 mm, the width of the current-carrying conductor 0.24 mm, the gap between the current-carrying line and the planes of zero potential 0.5 mm. On the reverse side, the microwave circuit board is metallized, and the upper planes of zero potential are connected to the lower one through metallized through holes. As the board material, a polycor microwave material was used. These parameters provided a coplanar transmission line with a wave impedance of 50 Ohms. A 50 ohm terminating resistor is implemented in a thin-film design. The manufactured module has a bandwidth of 20 GHz and the reflection coefficient from the microwave output is not higher than -6 dB in the entire bandwidth. The dimensions of the module are 40 × 40 × 15 mm.

Claims

A high-frequency photodetector module containing a photosensitive element installed in a housing consisting of a base, a microwave circuit board and a cover, characterized in that an insert is included in the housing base with a microwave circuit board mounted thereon with a current line and a 50 ohm resistor connected electrically parallel to the current path, which is connected to the microwave connector installed in the groove, while the groove is located on one edge of the insert, and on its other side there is a groove for installing the fiber and pairing it with the photosensitive element Tom.