专利名称：高速激光二极管组件的制作方法
技术领域：
本实用新型属于半导体激光器。
目前普通的双异质结(DH)半导体激光器，由于PN结结电容和引线电感较大的原因，使半导体激光器的调制带宽限制在1GHZ以下，一般只能达到300～500MHZ。为此有人曾直接将激光二极管的芯片安装在微带的一端，从另一端输入高频信号进行调制，这样虽然能降低引线电感，但结电容的影响无法克服。即是采用结电容较小的芯片，如掩埋式双异质结(BH)激光二极管芯片，其调制带宽也只能达到1GHZ。这种结构无法采用廉价的电极条形双异质结激光二极管芯片，因而造价昂贵。同时，因该结构与普通激光二极管一样，PN结结电阻很小，因而使其输入阻抗很低，不能和普通的50Ω传输线相匹配，这样将容易产生调制畸变和浪涌电流，致使系统的误码率升高，激光二极管容易损坏。随着高次群光纤通讯、超高速光信息处理和超高速光电子仪器的迅速发展，对半导体激光器(又称激光二极管)的高速调制特性提出了更高的要求，即要求调制频率与调制带宽更高。而现有的半导体激光器，正如上述缺点的限制，不能适应这种需要，因而需要研制出一种新的器件。
本实用新型的目的是研制出一种价格低廉，调制带宽可提高到2GHZ，并能解决阻抗匹配和消除浪涌电流影响的高速激光二极管组件。
本实用新型的实现是采用普通的电极条形双异质结激光二极管芯片，将其和微带匹配驱动电路一起制作成组件，把激光二极管芯片视为一个微波电路元件，与其它微带匹配驱动电路元件一起来考虑，用微波电路的分析方法进行设计，以补偿结电容和引线电感的影响，使调制带宽达到2GHZ，使组件的输入阻抗为50Ω，与普通的50Ω传输线相匹配，克服浪涌电流的影响。
附图为本实用新型的一个实施例。
图1(a)为本实用新型的电路原理图，图1(b)为激光二极管芯片LD的等效电路图。图1(b)中Cj为PN结的结电容，Rj为结电阻，Ls为引线电感。由于激光二极管芯片直接安装在微带电路上，所以引线电感LS的数值比普通激光二极管小得多。图1(a)中，L1是补偿电感，C1是补偿电容，L2是扼流电感，C2是旁通电容，它们的作用是补偿激光二极管芯片的结电容Cj和引线电感LS的影响，同时为直流偏置电流提供通路，使直流电源和高频信号隔离。R为匹配电阻，它和Rj之和等于50Ω，使其与阻抗为50Ω的馈线相匹配。C为隔直流电容。SD为肖特基二极管，它与激光二极管芯片反向并联，以保护激光二极管芯片LD免受反向脉冲和浪涌电流的破坏。L1、C1、L2、C2和R的数值由调制带宽和激光二极管芯片的参数(结电容、结电阻和引线电感)来确定，并与肖特基二极管一起组成了微带匹配驱动电路。图中的LD代表激光二极管芯片。
图2是本实用新型原理图1(a)的具体实施方案之一。其中［1］为激光二极管芯片，芯片安装在热沉［2］上，热沉［2］同时也是激光二极管芯片的一个电极，芯片的另一电极通过引线［3］和微带电路相连接。微带电路片［13］是用陶瓷板或其它绝缘材料板作成，陶瓷板的背面镀有金属膜作为电路的公共电极。其它电路元件均直接作在陶瓷板的正面，或焊接在陶瓷板正面上。［4］为微带结构的肖特基二极管SD，［5］为微带电阻R，［6］为电容C，［7］为扼流电感L2，［8］为电容C2，［9］为电容C1，高阻线［10］为电感L1。组件工作时，高频信号从同轴线接头［12］输入，偏置直流从同轴接头［11］输入。整个微带电路片［13］连同芯片［1］一起置于方形平底金属盒［14］中，激光从金属盒［14］的窗口输出。
本实用新型具有如下优点1.采用了普通电极条形双异质结半导体激光二极管芯片，使组件造价低廉。
2.微带匹配驱动电路与激光芯片做成一体，使其结构紧凑，使用方便，可有效的补偿芯片PN结结电容和引线电感的影响，使调制带宽提高到2GHZ(或调制码率达到2Gbit／S)。同时还可用于脉冲调制以产生重复频率为1GHZ以上超短激光脉冲。
3.组件的高频输入阻抗为50Ω，可与标准传输系统相匹配。在200MHZ～2GHZ范围内，驻波比S在1.2～1.8范围内变化，因此可避免调制畸变和浪涌电流的产生，同时还装有防止负脉冲和浪涌电流破坏的保护元件，因而使组件工作更加可靠。
权利要求1.一种包含激光二极管芯片、微带和肖特基二极管的激光二极管组件，其特征在于a.组件采用普通电极条形双异质结激光二极管芯片，芯片安装在作为一个电极的热沉上，芯片的另一个电极经引线与微带电路相连接；b.作为组件一部分的微带匹配驱动电路，包括补偿电感L1、补偿电容C1、扼流电感L2、旁通电容C2和匹配电阻R，L1、C1和L2、C2分别接成两节
型电路，然后串联连接，L1接至激光二极管芯片上，匹配电阻R串接在信号回路中，一端与激光二极管芯片和L1连接；c.激光二极管芯片、微带、微带匹配驱动电路制作在由陶瓷板或绝缘材料作成的微带电路片的正面，微带电路片的背面镀有金属膜，作为电路的公共电极。
2.根据权利要求1所述的激光二极管组件，其特征在于L1、C1、L2、C2、R的数值由调制带宽和激光二极管芯片的参数确定。
专利摘要本实用新型属于半导体激光器。它由普通的电极条形双异质结激光二极管芯片、微带匹配驱动电路、肖特基二极管、直流和高频输入插座组成，激光二极管芯片与微带匹配驱动电路制作成一体构成组件，其目的是克服目前半导体激光器因结电容和引线电感的影响，使调制带宽限制在1GHz以下的缺点，而提高到2GHz，同时可解决50Ω阻抗匹配问题和消除浪涌电流的影响。该实用新型结构紧凑、造价低廉，使用方便，具有保护元件，因而工作稳定可靠。
文档编号H01S3/20GK2038678SQ8820111
公开日1989年5月31日 申请日期1988年1月29日 优先权日1988年1月29日
发明者詹玉书, 许宝西, 许长存, 过己吉, 蔡德芳, 王首山 申请人:西北电讯工程学院