[实用新型]一种具有可见光带通滤波功能的硅基光电探测器

说明书

本实用新型涉及可见光光电探测器技术领域，尤其涉及一种具有可见光带通滤波功能的硅基光电探测器，包括多膜层复合滤波薄膜和外壳；外壳内设有硅基光电探测器芯片与引线，外壳的底部外侧设有引脚，引线用于连接引脚和硅基光电探测器芯片电极，外壳的顶部为用于光入射的窗口玻璃；所述多膜层复合滤波薄膜包括多种折射率交替分布的膜层；多膜层复合滤波薄膜位于窗口玻璃的上表面或下表面，或位于硅基光电探测器芯片表面的钝化膜上。通过将多膜层复合滤波薄膜集成在外壳顶部的窗口玻璃或硅基光电探测器芯片表面的钝化膜上，使得硅基光电探测器集成了滤波功能，结构简单、集成度高、体积较小、易于制作、成本低，无需外加滤波器，即能对背景杂散光进行有效滤波，同时还能有效降低入射信号的损失。

技术领域

本实用新型涉及可见光光电探测器技术领域，尤其涉及一种具有可见光带通滤波功能的硅基光电探测器。

背景技术

近年来，随着白光发光二极管(Light Emitting Diode，LED)的大面积推广和普及，同时由于白光LED具有调制带宽较高、调制性能好、响应灵敏度高等优点，因此以白光LED为信源的可见光通信(Visible Light Communication,VLC)系统日益受到研究人员的关注。通过将信号调制到白光LED的发光波段上进行传输，VLC系统就兼具了照明与信号传输的功能。此外，和现有通信技术相比，VLC还具有传输速率高、无电磁辐射、频谱丰富、保密性高、成本低等优点。

然而，现行的VLC技术中还存在着一系列亟待解决的问题：例如随着传输距离的增加，光信号不断衰减，加上强烈的背景杂散光和固有电路噪声的干扰，常常导致接收端接收到的信号比较微弱。因此，为了精确接收信号，采用灵敏度高、响应速度快、能有效滤除背景杂散光的光电探测器是行之有效的方法之一。

目前在VLC系统中用作发射端光源的白光LED主要有两种形式：1)以基于InGaN/GaN多重量子阱的蓝光LED激发黄光荧光粉发出白光；2)InGaN蓝光LED与红、绿光LED组合发出白光。在传统的基于红外的光纤通信中，光源采用InGaAs/GaAs多重量子阱的激光二极管(LD)，而信号接收端的探测器元件则采用InGaAs光电探测器，信号发射光纤传输，不受环境光的影响，且InGaAs是直接带隙半导体，其光电探测器的量子效率高，与InGaAs基的LD光源可以形成良好的匹配；在可见光通信中，由于信号传输链路多在空气介质中，背景光(如日光)对光信号会产生很强的影响，情况严重时甚至会淹没光信号，因此需要接收信号的探测器具有滤波功能。如以InGaN为感光材料，并利用能带工程，即采用具有较宽禁带的InGaN作为窗口层，采用吸收边与LED发光峰一致的InGaN层作为吸收层，是可以使探测器的吸收光谱与光源的发射光谱保持一致的。但是，由于目前InGaN外延材料的结晶质量受到相分离、晶格失配导入位错等因素的影响，使得通过InGaN异质结构制作具有滤波功能InGaN可见光带通光电探测器十分困难、性能也达不到应用要求。当前，普遍采用的方法是，采用不具备波长选择性的商用Si、GaP或者GaAs光电探测器接收可见光信号，再通过外加滤波器对接收的光进行滤波，从而消除背景噪声的干扰。这种外加可见光滤波器的方法，不但存在着波长选择性较差、损耗较高、带通宽度过宽或者过窄等不足，而且还使得信号接收端的体积增大、成本升高等，不符合可见光通信小型化、低成本的发展趋势，限制了其在VLC系统中的应用。

发明内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种具有可见光带通滤波功能的硅基光电探测器，这种集成了多膜层复合滤波薄膜的硅基光电探测器具有结构简单、集成度高、体积较小、易于制作、成本低的优点，无需外加滤波器，即能对背景杂散光进行有效滤波；同时由于多膜层复合滤波薄膜在可见光带通波段具有高透射率，还能有效降低入射光信号的损失。