高速光接收器件TO封装工艺及测试

发布时间：2020-08-27 13:30

【摘要】：光通信网络的每一次性能提升,都依赖于光电子器件技术的进步,光电子器件成为当前国内外光器件厂商、研究机构的研究热点,并已经取得了重大进展。10Gbps光接收器件TO封装已经比较成熟,对其进行研究,主要是在现有条件下提高封装效率并完善测试工艺。第一部分为理论部分,首先介绍了光电探测器及其封装技术的发展,然后详细介绍了最为常见的PIN和APD光电二极管的发展方向、工作原理、封装结构和关键性能参数,最后介绍了最小二乘法的数据处理方法。第二部分为PIN ROSA部分,首先对封装结构进行光路仿真并对灵敏度与消光比和响应度的关系进行仿真,然后对封装流程进行工艺验证根据设计制作PIN ROSA封装试验品,最后分别利用最小二乘法和外推法来对响应度和灵敏度进行测试。第三部分为APD ROSA部分,首先对封装结构进行光路仿真并对M因子与反向偏压和温度的关系进行仿真,然后制作APD ROSA封装试验品,最后测试光电流与反向偏压的关系并与理论公式进行比较和分析,得到M等于1时的反向偏压值。改进后的光纤耦合台可以提高封装效率,改进后的测试台增加了响应度测试功能并提高了灵敏度测试可靠性和测试效率,有利于公司10Gbps ROSA的批量生产。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.1
【图文】：

灵敏度曲线,灵敏度曲线,灵敏度,单通道

试条件：信号波长人为１３０９．１４ｎｍ，速率２５．７８Ｇｂｐｓ，编码方式２３１－１温度２５°Ｃ。同等测试条件下，２５ＧＰＩＮ的灵敏度在－１４ｄＢｍ左右，２５ＧＩＩＩＤ的灵敏度在－２１ｄＢｍ左右，因此ＡＰ２００５为目前业界２５Ｇ硅光探测平。表１．２为ＳｉＦｏｎｔｏｎｉｃｓ在售的单通道Ｇｅ／ＳｉＡＰＤ芯片性能参数。逡逑表邋１．２邋ＳｉＦｏｎｔｏｎｉｃｓ邋单通道邋Ｇｅ／Ｓｉ邋ＡＰＤ邋型号逡逑号逦速率逦波长逦结电容逦响应度（Ｍ＝ｌ）逦应用逡逑－３０Ｓ８逦ｌＯＧｂｐｓ逦８３０？１邋ＯＯＯｎｍ逦０．１９ｐＦ逦０．６０ＡＡＶ＠８５０ｎｍ逡逑１０Ｇ／４０Ｇ以－２０Ｍ３逦ｌＯＧｂｐｓ逦１２６０？１３６０ｎｍ逦０．１２ｐＦ逦１．０ＡＡＶ＠１３１０ｎｍ逡逑灵敏度逡逑－２０Ｌ５逦ｌＯＧｂｐｓ逦１５３０？１５６５ｎｍ逦０．１２ｐＦ逦－２８．５ｄＢｍ＠邋１５５０ｎｍ逦１０Ｇ邋ＤＷＤ－２０Ｌ７逦ｌＯＧｂｐｓ逦１５７５？１５８０ｎｍ逦０．１２ｐＦ逦－３２ｄＢｍ＠１５７７ｎｍ逦１０Ｇ邋ＰＯＮ

结构图,实物

逦牲逡逑图１．２ＴＯ－ＣＡＮ实物图逡逑图１．２为ＴＯ－ＣＡＮ的封装实物图。ＴＯ－ＣＡＮ的管帽上装有透镜或坡璃窗，管逡逑脚一般采用“金属－破璃”形式密封。ＴＯ－ＣＡＮ形式封装的部件通常用于更高一级逡逑的装配，比如加上光路准直部分和外围驱动电路部分，构成光发送模块、光接收逡逑摸块或收发一体模块。逡逑在接入网中，低成本、小尺寸的同轴结构封装１０邋Ｇｂ／ｓ光接收组件起着非逡逑常重要的作用。对于光纤通信来说，用到的光电探测器是光电二极管型。按照光逡逑电二极管的结构分类，运用于高速场合的主要是ＰＩＮ光电二极管、雪崩光电二逡逑极管ＡＰＤ和肖特基势垒结，最常见的是基于ＴＯ封装的ＰＩＮ和ＡＰＤ，结构图如逡逑图１．３所示。逡逑二逡逑Ｃｅｒａｍｉｃ邋Ｓｕｂｍｏｕｎｔ邋Ｃａｐａｃｉｔｏｒ逡逑／邋／逡逑Ｈｅａｄｅｒ邋ＴｆＡ邋Ｆ＾Ｄ邋ｗｉｎｄＵ邋Ｃａｐ邋Ｐｌ

结构图,光接收器件,结构图

浙江大学硕士专业学位论文逦牲逡逑图１．２ＴＯ－ＣＡＮ实物图逡逑图１．２为ＴＯ－ＣＡＮ的封装实物图。ＴＯ－ＣＡＮ的管帽上装有透镜或坡璃窗，管逡逑脚一般采用“金属－破璃”形式密封。ＴＯ－ＣＡＮ形式封装的部件通常用于更高一级逡逑的装配，比如加上光路准直部分和外围驱动电路部分，构成光发送模块、光接收逡逑摸块或收发一体模块。逡逑在接入网中，低成本、小尺寸的同轴结构封装１０邋Ｇｂ／ｓ光接收组件起着非逡逑常重要的作用。对于光纤通信来说，用到的光电探测器是光电二极管型。按照光逡逑电二极管的结构分类，运用于高速场合的主要是ＰＩＮ光电二极管、雪崩光电二逡逑极管ＡＰＤ和肖特基势垒结，最常见的是基于ＴＯ封装的ＰＩＮ和ＡＰＤ，结构图如逡逑图１．３所示。逡逑二逡逑Ｃｅｒａｍｉｃ邋Ｓｕｂｍｏｕｎｔ邋

【参考文献】