光通信设备的制作方法

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光通信设备。

背景技术：

光通信(opticalcommunication)是以光波为载波的通信方式。红外线是一种电磁波，可以实现数据的无线传输。基于红外led的光通信方式为点对点，由于其价格比高，实现简单，具有抗电磁干扰、便于高速应用、空间接入灵活、经济的特点，可用于室内外实现点对点、无线红外lan通信及军用红外引信，在移动计算和移动通讯的设备中获得了广泛的应用。

红外led采用光调制技术，即按照发送信号来控制led的亮度变化来实现信号发送。因此，当前红外led的发光效率是提升红外光通信性能的一个重要指标。

技术实现要素：

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种光通信设备。

本发明一个实施例提供了一种光通信设备10，包括：解析器11、偏置器12、载波器13、调频器14、驱动器15及发光管16；其中，

所述解析器11电连接所述偏置器12，用于接收电信号并解析形成解析信号发送至所述偏置器12；

所述偏置器12与所述载波器13均电连接至所述调频器14，用于对所述解析信号进行放大处理并与固定载波频率的信号进行混频形成驱动信号；

所述调频器14电连接所述驱动器15，用于将所述驱动信号发送至所述驱动器15以供所述驱动器15驱动所述发光管16产生光信号。

在本发明的一个实施例中，所述驱动器15包括电阻r、三极管t、功率电阻w、第一电容c1、第二电容c2；其中，

所述电阻r电连接所述处理器11的输出端；

所述三极管t的基极电连接所述电阻r且其发射极电连接至接地端gnd；

所述发光管16及所述功率电阻w依次串接于所述三极管t的集电极与电源vcc之间；

所述第一电容c1与所述第二电容c2并接后串接于所述电源vcc与所述接地端gnd之间。

在本发明的一个实施例中，所述发光管16包括：

承载架161；

接脚162；

芯片基座，设置于所述承载架161上；

垫片，设置于所述芯片基座上；

led芯片163，设置于所述芯片基座上；

连接打线164，用于连接所述led芯片163和所述接脚162；

封胶165，用于将所述承载架161、所述芯片基座、所述led芯片163、所述接脚162上端封装成型；

套筒166，套设于所述硅胶165之上。

在本发明的一个实施例中，所述发光管16包括透镜，所述透镜固接于所述封胶165上。

在本发明的一个实施例中，所述led芯片163的发光波长为1550nm～1650nm。

在本发明的一个实施例中，所述led芯片163包括：

si衬底1631；

ge、si叠层材料形成的叠层结构1632，设置于所述si衬底1631表面的中心位置处；

正电极1633，设置于所述叠层结构1632的上表面；

负电极1634，设置于所述si衬底1631的上表面并位于叠层结构1632两侧的位置处。

在本发明的一个实施例中，所述光通信设备10还包括钝化层，所述钝化层设置于所述si衬底1631及所述叠层结构1632的上表面，用于隔离所述正电极1633及所述负电极1634。

在本发明的一个实施例中，所述正电极1633及所述负电极1634为cr或者au材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1.本发明的光通信设备，采用高发光率的红外光源，提高了光通信的传输性能；

2.本发明的红外光源，采用高质量的ge材料，具有ge外延层位错密度低的优点，从而进一步提高红外led芯片的发光效率。

附图说明

为了清楚说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种光通信设备的电路结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种驱动器的电路结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种发光管的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种led芯片的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种激光再晶化工艺的流程示意图；

图6a-图6l为本发明实施例的一种led芯片的制备工艺示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

实施例一

请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种光通信设备的电路结构示意图。该光通信设备10，包括：解析器11、偏置器12、载波器13、调频器14、驱动器15及发光管16；其中，所述解析器11电连接所述偏置器12，用于接收电信号并解析形成解析信号发送至所述偏置器12；所述偏置器12与所述载波器13均电连接至所述调频器14，用于对所述解析信号进行放大处理并与固定载波频率的信号进行混频形成驱动信号；所述调频器14电连接所述驱动器15，用于将所述驱动信号发送至所述驱动器15以供所述驱动器15驱动所述发光管16产生光信号。

具体地，所述解析器11接收电信号并解析形成解析信号，所述偏置模器12用于接收所述解析信号并对所述解析信号进行放大处理形成放大信号，所述调频器14电连接所述载波器13及所述偏置器12，用于将由所述载波器13产生的固定载波频率的信号与所述放大信号进行混频形成所述驱动信号。

进一步地，请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种驱动器的电路结构示意图。所述驱动器15包括电阻r、三极管t、功率电阻w、第一电容c1、第二电容c2；其中，所述电阻r电连接所述处理器11的输出端；所述三极管t的基极电连接所述电阻r且其发射极电连接至接地端gnd；所述发光管16及所述功率电阻w依次串接于所述三极管t的集电极与电源vcc之间；所述第一电容c1与所述第二电容c2并接后串接于所述电源vcc与所述接地端gnd之间。

具体地，电信号由调频器14传送至电阻r处，通过三极管的基极连接发光管16的负极以驱动发光管16发光，发光管16的正极连接至电源vcc。该电源优选为12v的直流电源。另外，发光管16可以串接多个以提供发光效率。为了储能，可以在电源vcc端和接地端gnd之间增加储能电容c1和c2，例如c1及c2的电容值为2000μf以上。

本发明的驱动器，较现有技术中的光通信设备的驱动器，成本低，通过简单的电路搭建即可满足要求。同时，可以在该电路结构下增加所驱动的外红发光管，可以以串行的方式驱动，其驱动能力强，有助于提高光通信的传输距离。

请参见图3，图3为本发明实施例提供的一种发光管的结构示意图。所述发光管16包括：承载架161、接脚162、设置于所述承载架161上的芯片基座、设置于所述芯片基座上的垫片、设置于所述芯片基座上的led芯片163、用于连接所述led芯片163和所述接脚162的连接打线164、用于将所述承载架161、所述芯片基座、所述led芯片163、所述接脚162上端封装成型的封胶165，以及套设于所述硅胶165之上的套筒166。

优选地，所述发光管16包括透镜，所述透镜固接于所述封胶165上。

优选地，所述封胶165为含有颜料的环氧树脂，且采用连续成型形成，由其密封的led芯片163，具有红外光良好通过的特性。

其中，所述led芯片163的发光波长为1550nm～1650nm。

实施例二

请参见图4，图4为本发明实施例提供的一种led芯片的结构示意图。本实施例在上述实施例的基础上，重点对led芯片的结构和工艺进行详细介绍。

具体地，该发光二极管包括：

si衬底1631；

ge、si叠层材料形成的叠层结构1632，设置于所述si衬底1631表面的中心位置处；

正电极1633，设置于所述叠层结构1632的上表面；

负电极1634，设置于所述si衬底1631的上表面并位于叠层结构1632两侧的位置处。

其中，所述si衬底的材料为单晶si。

优选地，所述叠层结构依次包括p型晶化ge层、ge层、n型ge层、n型si层，且所述p型晶化ge层、ge层、n型ge层形成pin结构。

其中，所述p型晶化ge层为经过激光再晶化工艺处理过的ge层。

进一步地，所述p型晶化ge层包括晶化后ge籽晶层和晶化后ge主体层。

优选地，所述激光再晶化工艺的激光参数为：激光波长为808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率为1.5kw/cm²，激光移动速度为25mm/s。

其中，所述p型晶化ge层掺杂浓度为5×10¹⁸cm^-3。

可选地，所述n型晶化ge层掺杂浓度为1×10²⁰cm^-3。

其中，还包括钝化层，所述钝化层设置于所述si衬底及所述叠层结构的上表面，用于隔离所述正电极及所述负电极。

其中，所述正电极和所述负电极为cr或者au材料，且其厚度为150～200nm。

本发明的发光二极管具有以下有益效果：

1、本发明采用的激光再晶化工艺，具有ge外延层晶体质量高，工艺步骤简单，工艺周期短，热预算低等优点；

2、本发明通过连续激光辅助晶化ge外延层，可有效降低gesi界面的位错密度和表面粗糙度，可显著提高后续器件的质量，进而可显著提高led发光器件的性能。

优选地，请参见图5，图5为本发明实施例提供的一种激光再晶化工艺的流程示意图。所述晶化处理包括如下步骤：

步骤1、将包括所述si衬底、所述n型si外延层、所述ge籽晶层、所述ge主体层的整个衬底材料加热至700℃；

步骤2、利用lrc工艺晶化所述整个衬底材料；其中lrc工艺的激光波长为808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率为1.5kw/cm²，激光移动速度为25mm/s；

步骤3、对所述整个衬底材料进行高温热退火处理以完成所述晶化处理。

激光再晶化工艺是一种热致相变结晶的方法，通过激光热处理，使si衬底上ge外延层熔化再结晶，横向释放ge外延层的位错缺陷，不仅可获得高质量的ge外延层，同时，由于激光再晶化工艺可精确控制晶化区域，一方面避免了常规工艺中si衬底与ge外延层之间的si、ge互扩问题，另一方面si/ge之间材料界面特性好。

请参见图6a-图6l，图6a-图6l为本发明实施例的一种led芯片的制备工艺示意图。该方法包括：

s101、选取单晶si衬底001，如图6a所示；

s102、在275℃～325℃温度下，利用cvd工艺在单晶si衬底上生长40～50nm的ge籽晶层002，如图6b所示；

s103、在500℃～600℃温度下，利用cvd工艺在在第一ge籽晶层表面生长150～250nm的ge主体层003，如图6c所示；

s104、利用cvd工艺在ge主体层表面上淀积100～150nm厚度的sio2层004，如图6d所示；

s105、将包括单晶si衬底001、ge籽晶层002、ge主体层003及sio2层004的整个衬底材料加热至700℃，连续采用激光工艺晶化整个衬底材料，其中激光波长为808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率为1.5kw/cm²，激光移动速度为25mm/s，然后退火，与此同时引入张应力；

s106、利用干法刻蚀工艺刻蚀sio2层004，得到所述激光晶化后的ge层005，晶化后的ge层005包括晶化后ge籽晶层002和晶化后ge主体层003，如图6e所示；

s107、利用离子注入工艺对晶化后ge层005进行掺杂，掺杂浓度为5×10¹⁸cm^-3，形成p型晶化ge层006，之后进行退火，如图6f所示；

s109、在300-400℃温度下，利用cvd工艺在p型晶化ge层006上生长280-320nm厚的ge层007，如图6g所示；

s110、在300-400℃温度下，利用cvd工艺在ge层007上生长80-120nm厚的n型ge层008，掺杂浓度为1×10²⁰cm^-3。如图6h所示；

s110、在300℃温度下，利用cvd工艺在n型ge层008上生长80-120nm厚的n型si层009，掺杂浓度为1×10²⁰cm^-3，如图6i所示；

s111、室温下，使用hcl:h2o2:h2o＝1:1:20的化学溶剂，以稳定速率100nm/min进行台面刻蚀，刻蚀的深度控制在500nm，使p型晶化ge层006露出做金属接触，如图6j所示；

s112、采用pecvd(等离子体增强化学气象淀积)工艺，淀积150～200nm厚的sio2钝化层010，隔离台面与外界电接触。用刻蚀工艺选择性刻蚀掉指定区域的sio2形成接触孔，如图6k所示；

s113、利用电子束蒸发淀积150～200nm厚的cr/au层011。利用刻蚀工艺刻选择性蚀掉指定区域的金属cr/au，采用化学机械抛光(cmp)进行平坦化处理，如图6l所示。

综上所述，本文中应用了具体个例对本发明实施例提供的光通信设备的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。