光器和芯片的结构介绍PPT课件
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PD芯片介绍PPT课件
而Eg= (x)。 在光通信和CATV应用中，x＝0.53为最好。 外延片表面微缺陷密度（D） 为降低暗电流，提高反向击穿电压， D<10个/cm2(（缺陷直径<20μm），此值
要求越小越好。，
各种异质结介面晶格失配常数（Δa/a） 为防止各外延层产生线位错和晶体微缺陷， Δа/а应尽量小，不得大于 3×10-
减小II，要求各异质结介面严格的晶格匹配，Δа/а尽量小，缓冲层、吸收层、 顶层均为完美晶体。
IT除取决于InGaAs材料本身的温度特性和实际的工作温度。
2019/9/12
9
二.PD 芯片设计说明
3电学参数 正向压降(VF), VF越小越好，VF＝（Eg，WF，Ns），式中Eg是N、P电极接触
的半导体材料禁带宽度，WF电极金属材料的功函数，Ns是半导体材料表面 的参杂浓度，此值大不仅影响芯片的可靠性，还影响带宽。
29
华为专用PD芯片 PT2110-005-6-KHW产品
测试项目
技术指标
测试条件
11
5.工艺流程设计
PD芯片前部工艺路线
淀积SiN和SiO2 复合钝化膜
一次光刻 扩散区
Zn扩 散
二次光刻 引线孔
背面蒸发 Au
蒸发 Cr/Au
合金
三次光刻 电极
淀积增 透膜
减薄
2019/9/12
12
自动测试
烘烤
包装或全测
QA 入库检测
2019/9/12
自动划片
清洁度检察 （100倍）
目检 （100倍）
掺杂剂Zn形成。如下图示，
1.光入射到PD吸收区并被吸收，产生光生载流子（电子—空穴对），
2. 光生载流子在PN结反偏电场作用下，通过扩散、漂移作用，被反偏电
要求越小越好。，
各种异质结介面晶格失配常数（Δa/a） 为防止各外延层产生线位错和晶体微缺陷， Δа/а应尽量小，不得大于 3×10-
减小II，要求各异质结介面严格的晶格匹配，Δа/а尽量小，缓冲层、吸收层、 顶层均为完美晶体。
IT除取决于InGaAs材料本身的温度特性和实际的工作温度。
2019/9/12
9
二.PD 芯片设计说明
3电学参数 正向压降(VF), VF越小越好，VF＝（Eg，WF，Ns），式中Eg是N、P电极接触
的半导体材料禁带宽度，WF电极金属材料的功函数，Ns是半导体材料表面 的参杂浓度，此值大不仅影响芯片的可靠性，还影响带宽。
29
华为专用PD芯片 PT2110-005-6-KHW产品
测试项目
技术指标
测试条件
11
5.工艺流程设计
PD芯片前部工艺路线
淀积SiN和SiO2 复合钝化膜
一次光刻 扩散区
Zn扩 散
二次光刻 引线孔
背面蒸发 Au
蒸发 Cr/Au
合金
三次光刻 电极
淀积增 透膜
减薄
2019/9/12
12
自动测试
烘烤
包装或全测
QA 入库检测
2019/9/12
自动划片
清洁度检察 （100倍）
目检 （100倍）
掺杂剂Zn形成。如下图示，
1.光入射到PD吸收区并被吸收，产生光生载流子（电子—空穴对），
2. 光生载流子在PN结反偏电场作用下，通过扩散、漂移作用，被反偏电
光芯片结构
光芯片结构
光芯片是一种基于光学原理的集成电路，它可以实现光信号的传输、处理和控制。
在光芯片的设计中，光芯片结构是一个关键因素，它直接影响光芯片的性能和功能。
光芯片结构通常由光波导、光耦合器、光调制器和光探测器等组成。
其中，光波导是光芯片的基本结构，它能够将光信号从一个位置传输到另一个位置。
光耦合器则用于将光波导中的光信号耦合到外部光纤中，或者将外部光纤中的光信号耦合到光波导中。
光调制器和光探测器则分别用于对光信号进行调制和检测。
在光芯片的实际应用中，光芯片结构的选择和设计需要考虑多个因素，如光学性能、电学性能、制造工艺等。
此外，为了提高光芯片的性能和功能，还需要进一步研究和开发新的光芯片结构和制造工艺。
总之，光芯片结构是光芯片设计中至关重要的一个方面，它的优化和改进将有助于推动光通信和光电子技术的发展。
- 1 -。
光器件和芯片的结构介绍
04
光器件和芯片的应用
通信系统
高速光通信
光器件和芯片在高速光通信系统 中发挥着关键作用，通过光信号 的传输实现高速、大容量的信息
传输。
长距离光传输
光器件和芯片能够支持长距离的光 信号传输，保证信号的稳定性和可 靠性，广泛应用于骨干网、城域网 等领域。
光网络互连
光器件和芯片在光网络互连中起到 连接不同网络节点的作用，实现光 信号在不同节点间的转换和传输。
硅光子学
总结词
硅光子学是一门研究硅基材料在光子学领域 应用的学科，利用硅基材料制备光器件，实 现光信号的传输、调制、检测等功能。
详细描述
硅光子学利用硅基材料的光学特性，制备出 高性能的光器件，如光波导、光调制器、光 探测器等。这些光器件具有体积小、集成度 高、稳定性好等优点，广泛应用于通信、传 感、医疗等领域。
取得了一些重要的进展和突破。
THANKS
感谢观看
量子点探测器
03
利用量子点材料的光电转换效应，实现高速、高灵敏度的探测。
光放大器
1 2
半导体光放大器（SOA） 利用半导体材料的非线性效应实现光的放大。
光纤放大器
利用掺杂光纤作为增益介质，实现光的放大。
3
拉曼放大器
利用拉曼散射效应实现光的放大，适用于长距离 传输系统。
02
芯片的基本结构
集成电路
光器件和芯片的结构介绍
• 光器件的基本结构 • 芯片的基本结构 • 光器件与芯片的集成 • 光器件和芯片的应用 • 光器件和芯片的发展趋势
01
光器件的基本结构
光源
激光二极管（LD）
通过电子在能带结构中的跃迁，产生光子形成激光。
发光二极管（LED）
[课件]LED芯片知识PPT
![[课件]LED芯片知识PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/828169daaef8941ea76e05af.png)
50 年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识， 1962 年，通用电气公司的尼 克•何伦亚（NickHolonyakJr.） 开发出第一种实际应用的可见光发光二极管。LED 是英文 light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构 是一块电致发光的半导体材料， 置于一个有引线的架子上，然 后四周用环氧树脂密封，即固体封装，所以能起到保护内部芯 线的作用，所以 LED 的抗震性能好。
LED 发展史
最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60 年代初。当时所用的材料是GaAsP，发红（λp=650nm），在 驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光 效率约0.1流明/瓦。 70年代中期，引入元素In和N，使LED产生绿光（λp=555nm）， 黄光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也提高到1 流明/瓦。 到了80年代初，出现了GaAlAs的LED光源，使得红色LED的光效 达到10流明/瓦。 90年代初，发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种 新材料的开发成功，使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年， 前者做成的LED在红、橙区（λp=615nm）的光效达到100流明 /瓦，而后者制成的LED在绿色区域（λp=530nm）的光效可以 达到50流明/瓦。 现在白光光效：三个档次60-70LM/W, 70-80lm/w，8090lm/w，最高可达120lm/w（但价格很高）
LED 发展史
由于黄光会刺激肉眼中的红光和绿光受体，再混合LED本身的 蓝光，使它看起来就像白色光，而其的色泽常被称作“月光的白 色”。这种制作白光LED的方法是由NichiaCorporation所开发 并从1996年开始用在生产白光LED上。若要调校淡黄色光的颜 色，可用其它稀土金属铽或钆取代Ce3+:YAG中掺入的铈(Ce)， 甚至可以以取代YAG中的部份或全部铝的方式做到。而基于其 光谱的特性，红色和绿色的对象在这种LED照射下看起来会不 及阔谱光源照射时那么鲜明。 另外由于生产条件的变异，这种LED的成品的色温并不统一， 从暖黄色的到冷的蓝色都有，所以在生产过程中会以其出来的 特性作出区分。 另一个制作的白光LED的方法则有点像日光灯，发出近紫外 光的LED会被涂上两种磷光体的混合物，一种是发红光和蓝光 的铕，另一种是发绿光的，掺杂了硫化锌(ZnS)的铜和铝。但 由于紫外线会使黏合剂中的环氧树脂裂化变质，所以生产难度 较高，而寿命亦较短。
LED 发展史
最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60 年代初。当时所用的材料是GaAsP，发红（λp=650nm），在 驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光 效率约0.1流明/瓦。 70年代中期，引入元素In和N，使LED产生绿光（λp=555nm）， 黄光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也提高到1 流明/瓦。 到了80年代初，出现了GaAlAs的LED光源，使得红色LED的光效 达到10流明/瓦。 90年代初，发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种 新材料的开发成功，使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年， 前者做成的LED在红、橙区（λp=615nm）的光效达到100流明 /瓦，而后者制成的LED在绿色区域（λp=530nm）的光效可以 达到50流明/瓦。 现在白光光效：三个档次60-70LM/W, 70-80lm/w，8090lm/w，最高可达120lm/w（但价格很高）
LED 发展史
由于黄光会刺激肉眼中的红光和绿光受体，再混合LED本身的 蓝光，使它看起来就像白色光，而其的色泽常被称作“月光的白 色”。这种制作白光LED的方法是由NichiaCorporation所开发 并从1996年开始用在生产白光LED上。若要调校淡黄色光的颜 色，可用其它稀土金属铽或钆取代Ce3+:YAG中掺入的铈(Ce)， 甚至可以以取代YAG中的部份或全部铝的方式做到。而基于其 光谱的特性，红色和绿色的对象在这种LED照射下看起来会不 及阔谱光源照射时那么鲜明。 另外由于生产条件的变异，这种LED的成品的色温并不统一， 从暖黄色的到冷的蓝色都有，所以在生产过程中会以其出来的 特性作出区分。 另一个制作的白光LED的方法则有点像日光灯，发出近紫外 光的LED会被涂上两种磷光体的混合物，一种是发红光和蓝光 的铕，另一种是发绿光的，掺杂了硫化锌(ZnS)的铜和铝。但 由于紫外线会使黏合剂中的环氧树脂裂化变质，所以生产难度 较高，而寿命亦较短。
芯片工艺及光电特性介绍PPT课件
InGaAsP/InP
2021/7/29
4
第4页/共43页
FP LD Wafer
P-InGaAs Contact layer P-InP Contact layer Etching Stop layer
Upper Confining layer MQW Active region Lower Confining layer N-InP Buffer Layer N-InP Substrate
2021/7/29
39
第39页/共43页
PD探针测试仪：主要用于PD芯片解理前测试筛选
2021/7/29
40
第40页/共43页
镀膜机
在LD两端面上镀光学膜,保证LD单面出光 F-P:保护膜和高反膜 DFB：增透膜和高反膜
2021/7/29
41
第41页/共43页
谢谢！
2021/7/29
42
第42页/共43页
剥离及 N 面 减薄
光刻制作 高频电极
N 面溅射 Ti/Pt/Au
光刻刻 蚀接触 条
合金
淀积绝缘 介质膜
光刻腐蚀 双沟波导 结构
解理为 bar 中测
解理为 chip
镀膜后的 抽样测试
蒸镀光学膜
镀膜前的 抽样老化
管芯
老化筛选
2021/7/29
封装
10
第10页/共43页
典型的BH-DFB LD制作工艺流程图
磨片机
在制作N面电极前将外延片减薄要求的厚度。
2021/7/29
33
第33页/共43页
合金炉
制作完P/N两面金属电极后，对芯片进行快速热处理的方式称 为合金，有利于形成平滑的接触面和良好的粘附特性，目的 是为了使管芯形成良好的欧姆接触特性。
2021/7/29
4
第4页/共43页
FP LD Wafer
P-InGaAs Contact layer P-InP Contact layer Etching Stop layer
Upper Confining layer MQW Active region Lower Confining layer N-InP Buffer Layer N-InP Substrate
2021/7/29
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第39页/共43页
PD探针测试仪：主要用于PD芯片解理前测试筛选
2021/7/29
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第40页/共43页
镀膜机
在LD两端面上镀光学膜,保证LD单面出光 F-P:保护膜和高反膜 DFB：增透膜和高反膜
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谢谢！
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第42页/共43页
剥离及 N 面 减薄
光刻制作 高频电极
N 面溅射 Ti/Pt/Au
光刻刻 蚀接触 条
合金
淀积绝缘 介质膜
光刻腐蚀 双沟波导 结构
解理为 bar 中测
解理为 chip
镀膜后的 抽样测试
蒸镀光学膜
镀膜前的 抽样老化
管芯
老化筛选
2021/7/29
封装
10
第10页/共43页
典型的BH-DFB LD制作工艺流程图
磨片机
在制作N面电极前将外延片减薄要求的厚度。
2021/7/29
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合金炉
制作完P/N两面金属电极后，对芯片进行快速热处理的方式称 为合金，有利于形成平滑的接触面和良好的粘附特性，目的 是为了使管芯形成良好的欧姆接触特性。
LED芯片结构演示幻灯片
G
I
A
C
D
G
AH
E
B
F J
图2.1 单电极芯片结构示意图
单电极芯片结构代码含义
代码
说明
A
p极金属层
B
发光区
C
p层
D
n层
E
n型结晶基板
代码 F G H I J
说明 n极金属层 芯片尺寸（长×宽） 芯片高度 电极厚度 电极直径
2020/4/23
济南大学理学院
第2章 LED的封装原物料
§2.1.2 LED双电极芯片
第2章 LED的封装原物料
2020/4/23
苏永道 教授
济南大学 理学院
济南大学理学院
第2章 LED的封装原物料
LED的封装工艺有其自己的特点。对LED封装前首先要做 的是控制原物料。因为许多场合需要户外使用，环境条件往往 比较恶劣，不是长期在高温下工作就是长期在低温下工作，而 且长期受雨水的腐蚀，如LED的信赖度不是很好，很容易出现 瞎点现象，所以注意对原物料品质的控制显得尤其重要。
◆ 蓝宝石（Al2O3） 三种衬底材料： ◆ 硅 （Si）
◆ 碳化硅（SiC）
一、蓝宝石衬底
1.生产技术成熟、器件质量较好 ;
蓝宝石衬底有许多的优点：
2.稳定性很好，能够运用在高温生长过 程中;
3.机械强度高，易于处理和清洗。
2020/4/23
济南大学理学院
第2章 LED的封装原物料
蓝宝石衬底存在的问题：
GaP/GaP AlGaInP/GaAs
GaP/GaP AlGaInP/GaAs GaInN/Sapphire GaInN/Sapphire
GaAs/GaAs AlGaAs/GaAs AlGaAs/AlGaAs
第六讲LED芯片结构和热ppt课件
薄膜倒装LED（TFFC-LED）
➢ 到2006年，Philips Lumileds Lighting公司报道 了一种新的薄膜倒装焊接的多量子阱结构的 LED（TFFC-LED）。
薄膜倒装结构的示意图以及工作状态下点亮后的显微图 20
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
(a)正装结构造成电流拥挤
(b)垂直结构电流分布均匀 16
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
垂直结构芯片技术-优势
➢ (2) 传统的正装结构采用蓝宝石衬底，由于蓝宝石衬 底不导电，所以需要刻蚀台面，牺牲了有源区的面积。 另外，由于蓝宝石衬底的导热性差（35Ｗ/(m•K)）， 还限制了LED芯片的散热；垂直结构LED采用键合与剥 离的方法将蓝宝石衬底去除，换成导电性好并且具有 高热导率的衬底，不仅不需要刻蚀台面，可充分的利 用有源区，而且可有效地散热。
7
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
➢ （2）在外延片顶部的P型GaN：Mg层上淀积厚 度大于50nm的P电极反射层；
➢ （3）刻蚀掉部分P型外延层和多量子阱有源层， 露出n型层，然后在暴露的n型GaN层上沉积Al基 n接触，其中P型欧姆接触为正方形，N型欧姆接 触以梳状插入其中，这样可缩短电流扩展距离， 把扩展电阻降至最小；
15
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
➢ 到2006年，Philips Lumileds Lighting公司报道 了一种新的薄膜倒装焊接的多量子阱结构的 LED（TFFC-LED）。
薄膜倒装结构的示意图以及工作状态下点亮后的显微图 20
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
(a)正装结构造成电流拥挤
(b)垂直结构电流分布均匀 16
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
垂直结构芯片技术-优势
➢ (2) 传统的正装结构采用蓝宝石衬底，由于蓝宝石衬 底不导电，所以需要刻蚀台面，牺牲了有源区的面积。 另外，由于蓝宝石衬底的导热性差（35Ｗ/(m•K)）， 还限制了LED芯片的散热；垂直结构LED采用键合与剥 离的方法将蓝宝石衬底去除，换成导电性好并且具有 高热导率的衬底，不仅不需要刻蚀台面，可充分的利 用有源区，而且可有效地散热。
7
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
➢ （2）在外延片顶部的P型GaN：Mg层上淀积厚 度大于50nm的P电极反射层；
➢ （3）刻蚀掉部分P型外延层和多量子阱有源层， 露出n型层，然后在暴露的n型GaN层上沉积Al基 n接触，其中P型欧姆接触为正方形，N型欧姆接 触以梳状插入其中，这样可缩短电流扩展距离， 把扩展电阻降至最小；
15
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
半导体激光器工作原理及基本结构ppt课件
14
特点：在侧向对光波的有一定限制作用，在条形有源区上方腐蚀出一个 脊（宽度大约3~4um)，腐蚀深度大概1.5~2um, 腐蚀一部分上限制 层。由于腐蚀深度较深，在侧向形成一定的折射率台阶，对侧向光波 有较弱的限制作用。
15
GaAs衬底
InGaN/ GaAs 480~490nm 蓝绿光
InGaAlP/GaAs 630~680nm
AlGaAs/GaAs 720~760nm
近红外长波长： GaAs衬底 760~900nm 980nm
远红外长波长： InP衬底
InGaAsP/InP 1.3um 1.48um 1.55um
12
特点：只对注入电流的侧向扩展和注入载流子的侧向 扩散有限制作用，对光波侧向渗透没有限制作用。
我们的808大功率激光器属于这种结构：把p+重掺杂 层光刻成条形，限制电流从条形部分流入。但是在有 源区的侧向仍是相同的材料，折射率是一样的，对光 场的侧向渗透没有限制作用，造成远场双峰或多峰、 光斑不均匀，同时阈值高、光谱宽、多纵摸工作，有 时会出现扭折问题。
1
工作原理 分类 材料及器件结构
2
半导体激光器 是一种在电流注入下能够发出相干辐射光（相位相同、波 长基本相同、强度较大）的光电子器件。
3
工作三要素：
受激光辐射、谐振腔、增益大于等于损耗。
4
自发光辐射（发光二极管）
当给器件加正向偏压时，n区向p区注入电子，p区向n区注入空 穴，在激活区电子和空穴自发地复合形成电子-空穴对，将多余 的能量以光子的形式释放出来，所发射的光子相位和方向各不相 同，这种辐射叫做自发辐射。
一定波长的受激光辐射在谐振腔内形成振荡的条件: 腔长=半波长的整数倍 L=m(λ/2n)
特点：在侧向对光波的有一定限制作用，在条形有源区上方腐蚀出一个 脊（宽度大约3~4um)，腐蚀深度大概1.5~2um, 腐蚀一部分上限制 层。由于腐蚀深度较深，在侧向形成一定的折射率台阶，对侧向光波 有较弱的限制作用。
15
GaAs衬底
InGaN/ GaAs 480~490nm 蓝绿光
InGaAlP/GaAs 630~680nm
AlGaAs/GaAs 720~760nm
近红外长波长： GaAs衬底 760~900nm 980nm
远红外长波长： InP衬底
InGaAsP/InP 1.3um 1.48um 1.55um
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特点：只对注入电流的侧向扩展和注入载流子的侧向 扩散有限制作用，对光波侧向渗透没有限制作用。
我们的808大功率激光器属于这种结构：把p+重掺杂 层光刻成条形，限制电流从条形部分流入。但是在有 源区的侧向仍是相同的材料，折射率是一样的，对光 场的侧向渗透没有限制作用，造成远场双峰或多峰、 光斑不均匀，同时阈值高、光谱宽、多纵摸工作，有 时会出现扭折问题。
1
工作原理 分类 材料及器件结构
2
半导体激光器 是一种在电流注入下能够发出相干辐射光（相位相同、波 长基本相同、强度较大）的光电子器件。
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工作三要素：
受激光辐射、谐振腔、增益大于等于损耗。
4
自发光辐射（发光二极管）
当给器件加正向偏压时，n区向p区注入电子，p区向n区注入空 穴，在激活区电子和空穴自发地复合形成电子-空穴对，将多余 的能量以光子的形式释放出来，所发射的光子相位和方向各不相 同，这种辐射叫做自发辐射。
一定波长的受激光辐射在谐振腔内形成振荡的条件: 腔长=半波长的整数倍 L=m(λ/2n)
LED结构及原理讲述精选.ppt
耐冲击型强；同一尺寸芯片，发光面宽，亮度高。 光型好：85%以上光从正面发出，易封装，好配光； 唯一的缺点就是：不方便集成封装。若要集成封装，芯片需
做特殊处理。 我公司全部采用垂直结构的芯片。
.精品课件.
29
水平型芯片性能介绍
水平型产品以普瑞芯片为代表，芯片的主要特点是： 光效一般：最高在 100 lm\w左右； 电压高：蓝光在3.4~4V； 热阻高：使用蓝宝石衬底导热性差。芯片本身的热阻在 4~6 ‘C/W; 亮度一般：由于采用水平结构，电流横向动，电流密度不均，容易局
2
没有翻过来，没有用到异质结构，简单的pn型， GaP:N是发光层，GaP:简介带隙，效率不高，2.26eV， 接近绿光。
.精品课件.
3
边射型LED,红光结构，双异质结，发光层为narrow bandgap材料， 夹在2个large bandgap材料之间， 边射型发光不会太强，大部分光被基板吸掉。（1980年以前）
2、在DH结构中， narrow bandgap材料形成的发光区不会长得太窄，否则会使
发光区域变小，影响发光效率；也不能长得太宽，否则会超过载流子扩散长度， 通常0.5-5um；如果中间的narrow bandgap材料和两边的large bandgap材料晶 格不匹配，长晶后，材料会产生很多缺陷，使发光效率下降；
.精品课件.
25
目前主流Led结构剖析
.精品课件.
26
两种芯片发光形式
.精品课件.
27
水平型结构Led出光路线
.精品课件.
28
垂直型芯片性能介绍
由于当前芯片主要是垂直型的和水平型的两种。 垂直型产品以CREE芯片为代表特点主要是： 光效高：最高可达 161 lm\w，节能； 电压低：蓝光在2.9~3.3V； 热阻小：芯片本身的热阻小于 1 ‘C/W; 亮度高：由于采用垂直结构，电流垂直流动，电流密度均匀，
做特殊处理。 我公司全部采用垂直结构的芯片。
.精品课件.
29
水平型芯片性能介绍
水平型产品以普瑞芯片为代表，芯片的主要特点是： 光效一般：最高在 100 lm\w左右； 电压高：蓝光在3.4~4V； 热阻高：使用蓝宝石衬底导热性差。芯片本身的热阻在 4~6 ‘C/W; 亮度一般：由于采用水平结构，电流横向动，电流密度不均，容易局
2
没有翻过来，没有用到异质结构，简单的pn型， GaP:N是发光层，GaP:简介带隙，效率不高，2.26eV， 接近绿光。
.精品课件.
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边射型LED,红光结构，双异质结，发光层为narrow bandgap材料， 夹在2个large bandgap材料之间， 边射型发光不会太强，大部分光被基板吸掉。（1980年以前）
2、在DH结构中， narrow bandgap材料形成的发光区不会长得太窄，否则会使
发光区域变小，影响发光效率；也不能长得太宽，否则会超过载流子扩散长度， 通常0.5-5um；如果中间的narrow bandgap材料和两边的large bandgap材料晶 格不匹配，长晶后，材料会产生很多缺陷，使发光效率下降；
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目前主流Led结构剖析
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两种芯片发光形式
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水平型结构Led出光路线
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垂直型芯片性能介绍
由于当前芯片主要是垂直型的和水平型的两种。 垂直型产品以CREE芯片为代表特点主要是： 光效高：最高可达 161 lm\w，节能； 电压低：蓝光在2.9~3.3V； 热阻小：芯片本身的热阻小于 1 ‘C/W; 亮度高：由于采用垂直结构，电流垂直流动，电流密度均匀，
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传输距离，工作波长，工作方式等
探测器
光探测器 作用把光信号转变为电信号的器件.
PIN探测器 P型掺杂、本征（I）和N型掺杂。
APD探测器 内部具有光电倍增(或称雪崩)光电二极管.（
Avalanche Photodetector)
PIN探测器
PIN探测器即P-I-N 探测器：P型掺杂＋Intrinsic＋N型掺 杂
直接调制
P1 P0
利用电信号的‘1’和‘0’ 控制激光器的电流大小。
限幅放大器 自动增益控制放大器
LA：转换速度快，功耗低，但是非线性限制了其应用 AGC： 在很大的动态范围都是线性的，应用范围广。例如：带均衡 器的接收机。
时钟和数据恢复（CDR）电路
在数字通信系统中，码元同步是系统正常工作的必要条件。 时钟和数据恢复电路（Clock and Data Recovery —CDR） 的作用就是在输入数据信号中提取时钟信号并找出数据和时 钟正确的相位关系
光模块基本原理
主要内容
光模块简介 光模块内部主要元器件 光模块调制方式 光模块的特点及应用 光模块原理框图 光模块主要性能指标 光模块接口电平
光模块定义
以光器件为核心增加一些电路部分和结构件等完成相应功 能的单元
光模块分类
按速率划分：155Mb/s 622Mb/s 1.25Gb/s 2.5Gb/s 10Gb/s 等
Laser)
LED (Light-Emitting Diode)
EAM LD (Electro-absorption modulated lasers)
FP LD 和 DFB LD
都是边缘发光 谐振腔结构不同
FP－LD DFB－LD
LED 和 VCSEL
VCSEL
LED
都是面发光 谐振腔结构不同
DWDM等 按工作模式划分：连续和突发（OLT：Optic Line Terminal，
光线路终端；ONU ：Optic Network Unit,光网络单元）
光模块发展历史
封装形式：1X9 SFF GBIC SFP, XFP, SFP+ 传输速率：155M,622M 1.25G,2.5G 4.25G, 8.5G, 10G, 40G 光接口形式：尾纤型（Pigtail）；插拔型（Receptacle） 光传输形式：双纤双向（MSA）；单纤双向（BiDi） 接入应用：P to P P to MP: PON (GE-PON, GPON, WDM-PON) 功能：不带监控功能（None DDM） 带数字诊断功能（DDM）
D Flip-Flop
驱动芯片
激光器驱动（电流） 调制器驱动（电压）
MUX &DeMUX
MUX：16路并行 数据输入，经过并串转换，输出数据 。（如并行数据输入为622Mb/s ，那么输出数据为 9.95Gb/s）
DeMUX：则反过来，输入数据经过串并转换，输出16路 并行 数据
EAM LD
构成：TEC致冷器， 激光二极管，EA调制 器，背光检测二极管 和，热敏电阻等
放大器分类
跨阻放大器：Transimpedance Amplifier（TIA ）
主放Main Amplifiers (MA) 或后放 Post Amplifiers
限幅放大器：Limiting Amplifier (LA) 自动增益控制放大器：Automatic Gain Control Amplifier (AGC).
跨阻放大器（TIA）
Vcc i
Rf
i
A
u o =iR f
低的等效输入噪声电流 高输入阻抗，低输入电容 足够宽的通频带fH≈0.75×工作
速率
宽动态范围 Rf 要足够大，以保证有足够大
的输出电压
(b)
这种I-V变换电路中有一个负 反馈电阻Rf，所以又被称做跨 阻放大器（TIA）
主放
光模块发展趋势
小型化
低功耗
热插拔
智能化
远距离
高速率
主要内容
光模块简介 光模块内部主要元器件 光模块调制方式 光模块的特点及应用 光模块原理框图 光模块主要性能指标 光模块接口电平
光模块内部主要元器件
探测器 激光器
放大器 时钟数据恢复 驱动芯片 MUX&DeMUX
光器件
光器件是由少数几个光电 子元件和IC 、无源元件 （如电阻、电容、电感、 互感、微透镜、隔离器） 、光纤及金属连线组合、 封装在一起，完成单项或 少数几项功能的混合集成 件。
光器件结构图
光器件分类
如按功能，可分为： 光发射器件 光接收器件
按结构，可分为： TO器件(TOSA， ROSA，BOSA)； DIP（或Butterfly）器件； 表面贴装（surface mount) 器件等；
按传输速率，可分为 155M、622M、1.25G、2.5G、10G等；
按功能划分：发射模块，接收模块，收发合一模块 (transceiver,)
按封装划分：1×9/ 2×9/SFF/GBIC/SFP/XFP/300pin等 按使用条件划分：热插拔 (GBIC/SFP/XFP) 带插针
(1×9/2×9/SFF) 按应用划分：SDH/SONET, Ethernet, Fiber Channel, CWDM,
主要内容
光模块简介 光模块内部主要元器件 光模块调制方式 光模块的特点及应用 光模块原理框图 光模块主要性能指标 光模块接口电平
调ctroabsorption Modulator） MZ调制（Mach-Zehnder Modulator）
响应度： I PIN R P
需加5～10V反偏电 压
APD探测器
APD探测器： 雪崩光电探测器（Avalanche photodetector） 响应度：
I APD M RP
M与温度和反偏电压有关 需加30～60V反偏电压
激光器
FP LD (Fabry-Perot Laser) DFB LD (Distributed-Feedback Laser) VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting
探测器
光探测器 作用把光信号转变为电信号的器件.
PIN探测器 P型掺杂、本征（I）和N型掺杂。
APD探测器 内部具有光电倍增(或称雪崩)光电二极管.（
Avalanche Photodetector)
PIN探测器
PIN探测器即P-I-N 探测器：P型掺杂＋Intrinsic＋N型掺 杂
直接调制
P1 P0
利用电信号的‘1’和‘0’ 控制激光器的电流大小。
限幅放大器 自动增益控制放大器
LA：转换速度快，功耗低，但是非线性限制了其应用 AGC： 在很大的动态范围都是线性的，应用范围广。例如：带均衡 器的接收机。
时钟和数据恢复（CDR）电路
在数字通信系统中，码元同步是系统正常工作的必要条件。 时钟和数据恢复电路（Clock and Data Recovery —CDR） 的作用就是在输入数据信号中提取时钟信号并找出数据和时 钟正确的相位关系
光模块基本原理
主要内容
光模块简介 光模块内部主要元器件 光模块调制方式 光模块的特点及应用 光模块原理框图 光模块主要性能指标 光模块接口电平
光模块定义
以光器件为核心增加一些电路部分和结构件等完成相应功 能的单元
光模块分类
按速率划分：155Mb/s 622Mb/s 1.25Gb/s 2.5Gb/s 10Gb/s 等
Laser)
LED (Light-Emitting Diode)
EAM LD (Electro-absorption modulated lasers)
FP LD 和 DFB LD
都是边缘发光 谐振腔结构不同
FP－LD DFB－LD
LED 和 VCSEL
VCSEL
LED
都是面发光 谐振腔结构不同
DWDM等 按工作模式划分：连续和突发（OLT：Optic Line Terminal，
光线路终端；ONU ：Optic Network Unit,光网络单元）
光模块发展历史
封装形式：1X9 SFF GBIC SFP, XFP, SFP+ 传输速率：155M,622M 1.25G,2.5G 4.25G, 8.5G, 10G, 40G 光接口形式：尾纤型（Pigtail）；插拔型（Receptacle） 光传输形式：双纤双向（MSA）；单纤双向（BiDi） 接入应用：P to P P to MP: PON (GE-PON, GPON, WDM-PON) 功能：不带监控功能（None DDM） 带数字诊断功能（DDM）
D Flip-Flop
驱动芯片
激光器驱动（电流） 调制器驱动（电压）
MUX &DeMUX
MUX：16路并行 数据输入，经过并串转换，输出数据 。（如并行数据输入为622Mb/s ，那么输出数据为 9.95Gb/s）
DeMUX：则反过来，输入数据经过串并转换，输出16路 并行 数据
EAM LD
构成：TEC致冷器， 激光二极管，EA调制 器，背光检测二极管 和，热敏电阻等
放大器分类
跨阻放大器：Transimpedance Amplifier（TIA ）
主放Main Amplifiers (MA) 或后放 Post Amplifiers
限幅放大器：Limiting Amplifier (LA) 自动增益控制放大器：Automatic Gain Control Amplifier (AGC).
跨阻放大器（TIA）
Vcc i
Rf
i
A
u o =iR f
低的等效输入噪声电流 高输入阻抗，低输入电容 足够宽的通频带fH≈0.75×工作
速率
宽动态范围 Rf 要足够大，以保证有足够大
的输出电压
(b)
这种I-V变换电路中有一个负 反馈电阻Rf，所以又被称做跨 阻放大器（TIA）
主放
光模块发展趋势
小型化
低功耗
热插拔
智能化
远距离
高速率
主要内容
光模块简介 光模块内部主要元器件 光模块调制方式 光模块的特点及应用 光模块原理框图 光模块主要性能指标 光模块接口电平
光模块内部主要元器件
探测器 激光器
放大器 时钟数据恢复 驱动芯片 MUX&DeMUX
光器件
光器件是由少数几个光电 子元件和IC 、无源元件 （如电阻、电容、电感、 互感、微透镜、隔离器） 、光纤及金属连线组合、 封装在一起，完成单项或 少数几项功能的混合集成 件。
光器件结构图
光器件分类
如按功能，可分为： 光发射器件 光接收器件
按结构，可分为： TO器件(TOSA， ROSA，BOSA)； DIP（或Butterfly）器件； 表面贴装（surface mount) 器件等；
按传输速率，可分为 155M、622M、1.25G、2.5G、10G等；
按功能划分：发射模块，接收模块，收发合一模块 (transceiver,)
按封装划分：1×9/ 2×9/SFF/GBIC/SFP/XFP/300pin等 按使用条件划分：热插拔 (GBIC/SFP/XFP) 带插针
(1×9/2×9/SFF) 按应用划分：SDH/SONET, Ethernet, Fiber Channel, CWDM,
主要内容
光模块简介 光模块内部主要元器件 光模块调制方式 光模块的特点及应用 光模块原理框图 光模块主要性能指标 光模块接口电平
调ctroabsorption Modulator） MZ调制（Mach-Zehnder Modulator）
响应度： I PIN R P
需加5～10V反偏电 压
APD探测器
APD探测器： 雪崩光电探测器（Avalanche photodetector） 响应度：
I APD M RP
M与温度和反偏电压有关 需加30～60V反偏电压
激光器
FP LD (Fabry-Perot Laser) DFB LD (Distributed-Feedback Laser) VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting