一种集成激光器和光电探测器的光通信收发结构，至少包括一多模干涉耦合器、一激光器以及一光电探测器，激光器和光电探测器分别连接于所述多模干涉耦合器同侧的发射端和接收端，其中：激光器以及光电探测器由下至上均依次包括：衬底(1)、n‑InP缓冲层(2)、AlInAs限制层(3)、AlGaInAs下限制层(4)、多量子阱有源层(5)、AlGaInAs上限制层(6)、AlInAs限制层(7)、InGaAsP光栅层(8)、p‑InP层(9)、p‑InGaAsP刻蚀阻止层(10)、上p‑InP盖层(11)、第一p‑InGaAs欧姆接触层(12)、金属电极层(13)；多模干涉耦合器由下至上依次包括：衬底(1)、n‑InP缓冲层(2)、InGaAsP波导芯层(14)、p‑InGaAsP刻蚀阻止层(10)、上p‑InP盖层(11)以及第二p‑InGaAs欧姆接触层(15)。
An optical communication transceiver structure integrating laser and photodetector
【技术实现步骤摘要】
一种集成激光器和光电探测器的光通信收发结构
本公开涉及光通信
，尤其涉及一种集成激光器和光电探测器的光通信收发结构。
技术介绍
PON网络是现代通信中的接入网的主流发展技术，具有点到多点以及光节点单元(ONU)纯无源的优点。在现在PON网络中，PON技术的标准主要分为两种，分别是EPON和GPON。EPON和GPON的下行光信号的波长均为1480-1550nm，并且提供一个单独的视频信号在1550nm波长，而EPON的上行波长在1260-1360nm，GPON的上行波长在1290-1330nm，因此PON网络中的光收发模块承担着同时接收和发送两个波长光信号的重要任务，并且随着4K，8K视频基于现代VR/AR技术的出现，PON网络飞速发展，对网络节点中的光源，接收机以及波分复用模块也提出了更多的需求。波分复用技术是PON网络中光收发机的重要技术，其利用同一波段不同间隔波长的光信号，为人们提供海量的通信信道，从而提高通信系统的整体通信容量。因此，其同时传输一定间隔的多个波长的光信号，并且通过合波器和分波器实现信号的提取与合并。在PON网络的光收发模块中，波分复用器是重点研究对象之一。光收发模块除了用于波分复用的波分复用器外，还包括负责上下行信号收发的光信号发射器以及光信号接收器。但随着PON技术的发展，上下行传输速率的提升提高了人们对发射器和接收器传输速率的要求。尤其是在新一代的XG-EPON和XG-GPON的技术指标中，上下行的传输速率已经达到了10Gpbs，由于PON网络中的光线路终端OLT和ONU都需要使用光收发模块，因此光收发模块的收发速率成为了亟待解决的问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种集成激光器和光电探测器的光通信收发结构，至少解决以上技术问题。(二)技术方案本公开提供了一种集成激光器和光电探测器的光通信收发结构，至少包括一多模干涉耦合器、一激光器以及一光电探测器，激光器和光电探测器分别连接于多模干涉耦合器同侧的发射端和接收端，其中：激光器以及光电探测器由下至上均依次包括：衬底1、n-InP缓冲层2、AlInAs限制层3、AlGaInAs下限制层4、多量子阱有源层5、AlGaInAs上限制层6、AlInAs限制层7、InGaAsP光栅层8、p-InP层9、p-InGaAsP刻蚀阻止层10、上p-InP盖层11、第一p-InGaAs欧姆接触层12、金属电极层13，其中，激光器的InGaAsP光栅层8的表面为布拉格光栅结构，n-InP缓冲层2上设有金属电极层13对应的负极；多模干涉耦合器由下至上依次包括：衬底1、n-InP缓冲层2、InGaAsP波导芯层14、p-InGaAsP刻蚀阻止层10、上p-InP盖层11以及第二p-InGaAs欧姆接触层15，其中，InGaAsP波导芯层14与AlInAs限制层3、AlGaInAs下限制层4、多量子阱有源层5、AlGaInAs上限制层6、AlInAs限制层7、InGaAsP光栅层8以及p-InP层9连接，第二p-InGaAs欧姆接触层15与第一p-InGaAs欧姆接触层12之间设有间隙。可选地，激光器的金属电极层13为高频圆盘电极，所述光电探测器的金属电极层为高频GSG电极，其中，高频GSG电极的G极与S极之间间隔225μm。可选地，多量子阱有源层5为九个量子阱接结构，带隙波长为1540～1560nm。可选地，AlGaInAs下限制层4的厚度为50～100nm，带隙波长沿厚度方向从950nm渐变至1050nm。可选地，AlGaInAs上限制层6的厚度为50～100nm，带隙波长沿厚度方向从1050nm渐变至950nm。可选地，InGaAsP波导芯层14材料的带隙波长为1.2μm。可选地，间隙的宽度为30～50μm。可选地，多模干涉耦合器的输入和输出波导的宽度与激光器和光电探测器的宽度相同。可选地，多模干涉耦合器的输入和输出波导的宽度为2μm。可选地，多模干涉耦合器的宽度为5.5μm，长度为289μm，发射端和接收端波导宽度为2μm，沿长度方向倾斜角度为4°，激光器和光电探测器的长度为200μm。(三)有益效果本公开实施例中的集成激光器和光电探测器的光通信收发结构的多模干涉耦合器制作容差大，工艺简单，可实现低损耗的上下行传输；可单端口实现信号的上行和下行传输；采用高速可直接调制的激光器和光电探测器，可高速接收和发送光信号。附图说明图1示意性示出了根据本公开实施例的集成激光器和探测器的光通信收发结构示意图；图2示意性示出了根据本公开实施例的集成激光器和探测器的光通信收发结构的详细尺寸图；图3示意性示出了根据本公开实施例的激光器、隔离区和多模干涉耦合器的结构示意图；图4示意性示出了根据本公开实施例的光电探测器、隔离区和多模干涉耦合器的结构示意图；图5示意性示出了根据本公开实施例的图3所示结构的俯视图；图6示意性示出了根据本公开实施例的图4所示结构的俯视图；图7示意性示出了根据本公开实施例的集成激光器和探测器的光通信收发结构传输上行信号的示意图；图8示意性示出了根据本公开实施例的集成激光器和探测器的光通信收发结构传输下行信号的示意图。具体实施方式一种集成激光器和探测器的光通信收发结构，如图1所示，至少包括一多模干涉耦合器、一激光器以及一光电探测器，所述激光器和光电探测器分别连接于所述多模干涉耦合器同侧的发射端和接收端，其中：激光器以及光电探测器由下至上均依次包括：衬底1、n-InP缓冲层2、AlInAs限制层3、AlGaInAs下限制层4、多量子阱有源层5、AlGaInAs上限制层6、AlInAs限制层7、InGaAsP光栅层8、p-InP层9、p-InGaAsP刻蚀阻止层10、上p-InP盖层11、第一p-InGaAs欧姆接触层12、金属电极层13，其中，激光器的InGaAsP光栅层8的表面为布拉格光栅结构，n-InP缓冲层2上设有金属电极层13对应的负极；多模干涉耦合器由下至上依次包括：衬底1、n-InP缓冲层2、InGaAsP波导芯层14、p-InGaAsP刻蚀阻止层10、上p-InP盖层11以及第二p-InGaAs欧姆接触层12，其中，InGaAsP波导芯层14与AlInAs限制层3、AlGaInAs下限制层4、多量子阱有源层5、AlGaInAs上限制层6、AlInAs限制层7、InGaAsP光栅层8以及p-InP层9连接，第二p-InGaAs欧姆接触层12与第一p-InGaAs欧姆接触层12之间设有间隙。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。如图1所示，本公开实施例提供的集成激光器和探测器的光通信至少包括一多模干涉耦合器、一激光器以及一光电探测器，该激光器和光电探测器分别连接于多模干涉耦合器同侧的发射端和接收端。例如，如图2所示，本公开实施例中激光器和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种集成激光器和光电探测器的光通信收发结构，至少包括一多模干涉耦合器、一激光器以及一光电探测器，所述激光器和光电探测器分别连接于所述多模干涉耦合器同侧的发射端和接收端，其中：/n所述激光器以及光电探测器由下至上均依次包括：衬底(1)、n-InP缓冲层(2)、AlInAs限制层(3)、AlGaInAs下限制层(4)、多量子阱有源层(5)、AlGaInAs上限制层(6)、AlInAs限制层(7)、InGaAsP光栅层(8)、p-InP层(9)、p-InGaAsP刻蚀阻止层(10)、上p-InP盖层(11)、第一p-InGaAs欧姆接触层(12)、金属电极层(13)，其中，所述激光器的InGaAsP光栅层(8)的表面为布拉格光栅结构，所述n-InP缓冲层(2)上设有所述金属电极层(13)对应的负极；/n所述多模干涉耦合器由下至上依次包括：衬底(1)、n-InP缓冲层(2)、InGaAsP波导芯层(14)、p-InGaAsP刻蚀阻止层(10)、上p-InP盖层(11)以及第二p-InGaAs欧姆接触层(15)，其中，所述InGaAsP波导芯层(14)与所述AlInAs限制层(3)、AlGaInAs下限制层(4)、多量子阱有源层(5)、AlGaInAs上限制层(6)、AlInAs限制层(7)、InGaAsP光栅层(8)以及p-InP层(9)连接，所述第二p-InGaAs欧姆接触层(15)与所述第一p-InGaAs欧姆接触层(12)之间设有间隙。/n...
【技术特征摘要】
1.一种集成激光器和光电探测器的光通信收发结构，至少包括一多模干涉耦合器、一激光器以及一光电探测器，所述激光器和光电探测器分别连接于所述多模干涉耦合器同侧的发射端和接收端，其中：
所述激光器以及光电探测器由下至上均依次包括：衬底(1)、n-InP缓冲层(2)、AlInAs限制层(3)、AlGaInAs下限制层(4)、多量子阱有源层(5)、AlGaInAs上限制层(6)、AlInAs限制层(7)、InGaAsP光栅层(8)、p-InP层(9)、p-InGaAsP刻蚀阻止层(10)、上p-InP盖层(11)、第一p-InGaAs欧姆接触层(12)、金属电极层(13)，其中，所述激光器的InGaAsP光栅层(8)的表面为布拉格光栅结构，所述n-InP缓冲层(2)上设有所述金属电极层(13)对应的负极；
所述多模干涉耦合器由下至上依次包括：衬底(1)、n-InP缓冲层(2)、InGaAsP波导芯层(14)、p-InGaAsP刻蚀阻止层(10)、上p-InP盖层(11)以及第二p-InGaAs欧姆接触层(15)，其中，所述InGaAsP波导芯层(14)与所述AlInAs限制层(3)、AlGaInAs下限制层(4)、多量子阱有源层(5)、AlGaInAs上限制层(6)、AlInAs限制层(7)、InGaAsP光栅层(8)以及p-InP层(9)连接，所述第二p-InGaAs欧姆接触层(15)与所述第一p-InGaAs欧姆接触层(12)之间设有间隙。
2.根据权利要求1所述的光通信收发结构，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐强，朱旭愿，梁松，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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