一种可以增强光吸收的光探测器

文档序号:286211 发布日期:2021-11-23 浏览:8次 >En<

阅读说明:本技术 一种可以增强光吸收的光探测器 (Photodetector capable of enhancing light absorption ) 是由 顾昌锋 彭应全 于 2021-08-03 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种可以增强光吸收的光探测器,包括吸收直管,其特征在于,所述吸收直管呈圆筒状设置,所述吸收直管的一端固定连接有进光管,所述进光管的内部环形侧壁上固定连接有第一透明镜,所述第一透明镜位于进光管的开口较大的一端,所述进光管内部固定连接有光隔离器,所述吸收直管的环形内圈侧壁上固定连接有第一凹面镜和第二凹面镜,所述第一凹面镜与第二凹面镜均为一面呈平面光滑设置一面呈内凹设置,所述第一凹面镜与第二凹面镜呈相互对称设置,所述第一凹面镜与第二凹面镜之间设有谐振腔。本发明设计合理,构思巧妙,通过光的谐振大大增加了光探测器对光的吸收率,提高了探测器响应速度。(The invention discloses an optical detector capable of enhancing light absorption, which comprises an absorption straight pipe and is characterized in that the absorption straight pipe is arranged in a cylindrical shape, one end of the absorption straight pipe is fixedly connected with a light inlet pipe, a first transparent mirror is fixedly connected to the inner annular side wall of the light inlet pipe, the first transparent mirror is positioned at one end of the light inlet pipe with a larger opening, an optical isolator is fixedly connected to the inside of the light inlet pipe, a first concave mirror and a second concave mirror are fixedly connected to the inner annular side wall of the absorption straight pipe, the first concave mirror and the second concave mirror are both smoothly arranged on the same plane and are arranged in an inwards concave manner, the first concave mirror and the second concave mirror are symmetrically arranged, and a resonant cavity is arranged between the first concave mirror and the second concave mirror. The invention has reasonable design and ingenious conception, greatly increases the light absorption rate of the optical detector through the light resonance, and improves the response speed of the detector.)

一种可以增强光吸收的光探测器

技术领域

本发明涉及光探测器技术领域,尤其涉及一种可以增强光吸收的光探测 器。

背景技术

光探测器又名“光检测器”,是光接收机的首要部分,光探测器是光纤 传感器构成的一个重要部分,它的性能指标将直接影响传感器的性能。能检 测出入射到其面上的光功率,并把这个光功率的变化转化为相应的电流。由 于光信号在光纤中有损耗和失真所以对光探测器的性能要求很高。其中最重 要的要求是在所用的光源的波长范围内有较高的灵敏度、较小的噪声,响应 速度快以适应速率传输。

对于光电探测器而言需要较大的光吸收,因为只有提高光吸收才能有更 多的载流子产生,但现有技术中,仍然存在光电探测器对光的吸收率较低,探 测器响应速度较慢的问题。

发明内容

本发明提供了一种可以增强光吸收的光探测器,以解决上述背景技术中 提出对于光电探测器而言需要较大的光吸收,因为只有提高光吸收才能有更 多的载流子产生,但现有技术中,仍然存在光电探测器对光的吸收率较低,探 测器响应速度较慢的问题。

为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:

一种可以增强光吸收的光探测器,包括吸收直管,其特征在于,所述吸 收直管呈圆筒状设置,所述吸收直管的一端固定连接有进光管,所述进光管 的内部环形侧壁上固定连接有第一透明镜,所述第一透明镜位于进光管的开 口较大的一端,所述进光管内部固定连接有光隔离器,所述吸收直管的环形 内圈侧壁上固定连接有第一凹面镜和第二凹面镜,所述第一凹面镜与第二凹 面镜均为一面呈平面光滑设置一面呈内凹设置,所述第一凹面镜与第二凹面 镜呈相互对称设置,所述第一凹面镜与第二凹面镜之间设有谐振腔,所述吸收直管的环形内圈侧壁上固定连接有第二透明镜,所述吸收直管背离进光管 的一端内部设有光电转换装置。

作为本技术方案的进一步改进方案:所述光电转化装置包括衬底,所述 衬底的侧壁上设有第一电极,所述第一电极背离衬底的一侧设有光吸收层, 所述光吸收层背离第一电极的一侧设有第二电极,所述衬底、第一电极、光 吸收层和第二电极均位于第二透明镜呈水平设置。

作为本技术方案的进一步改进方案:所述衬底采用InP基材料,所述衬 底的厚度为五至五十纳米。

作为本技术方案的进一步改进方案:所述第一电极采用Ag制材料,所述 第一电极的厚度为五至五十纳米。

作为本技术方案的进一步改进方案:所述光吸收层采用CH(NH2)2PbI3制材 料,所述光吸收层的厚度为五十至一百纳米。

作为本技术方案的进一步改进方案:所述第二电极采用Cu制材料,所述 第一电极的厚度为五至五十纳米。

作为本技术方案的进一步改进方案:所述吸收直管的外侧固定连接有隔 离金属网层,所述隔离金属网层呈圆筒状设置。

作为本技术方案的进一步改进方案:所述第一透明镜和第二透明镜均呈 凸透镜设置。

作为本技术方案的进一步改进方案:所述谐振腔内部呈真空设置。

作为本技术方案的进一步改进方案:所述进光管的内径面积大于进光管 的内径面积。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

进光管的内径面积大于进光管的内径面积,可使得更多光线与第一透明 镜接触,外界的光源可通过第一透明镜进入到进光管内,外界的光线穿过第 一透明镜后变成平行光线,然后穿过光隔离器,光隔离器只允许光从第一透 明镜向第一凹面镜单向传播,光线到达第一凹面镜后可进入第一凹面镜和第 二凹面镜之间的谐振腔,第一凹面镜的弧面反射率为百分百反射率,第二凹 面镜的弧面反射率为部分反射率,通过设定好第一凹面镜和第二凹面镜之间 的距离,当光在谐振腔内传播一周产生的光程差是波长的整数倍时,光波会 与新进入谐振腔内的光波发生干涉相长,形成谐振,进而提高光线的反馈能 量,最后光线经过多个反射可透过第二凹面镜直射入第二透明镜中,第二透 明镜再将光线聚焦到光敏材料的光吸收层上,通过增强光吸收层吸收光的强 度,进而提高光信号转化呈电信号的速度,该装置设计合理,构思巧妙,通 过光的谐振大大增加了光探测器对光的吸收率,提高了探测器响应速度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技 术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配 合附图详细说明如后。本发明的

具体实施方式

由以下实施例及其附图详细给 出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部 分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的 不当限定。在附图中:

图1为本发明提出的一种可以增强光吸收的光探测器的正面剖视结构示 意图;

图2为本发明提出的一种可以增强光吸收的光探测器的立体结构示意图;

图3为本发明提出的一种可以增强光吸收的光探测器中隔离金属网的立 体结构示意图;

图4为本发明提出的一种可以增强光吸收的光探测器中光电转化装置的 结构示意图。

附图中,各标号所代表的部件列表如下:

1第一透明镜、2光隔离器、3进光管、4吸收直管、5隔离金属网层、6 第一凹面镜、7第二凹面镜、8第二透明镜、9谐振腔、10衬底、11第一电极、 12光吸收层、13第二电极。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本 发明,并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具 体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清 楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用 以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

需要说明的是,当组件被称为“固定于”另一个组件,它可以直接在另 一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一 个组件,它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一 个组件被认为是“设置于”另一个组件,它可以是直接设置在另一个组件上 或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、 “左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技 术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用 的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所 使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组 合。

请参阅图1~4,本发明实施例中,一种可以增强光吸收的光探测器,包 括吸收直管4,吸收直管4呈圆筒状设置,吸收直管4的一端固定连接有进光 管3,进光管3的内部环形侧壁上固定连接有第一透明镜1,第一透明镜1位 于进光管3的开口较大的一端,进光管3内部固定连接有光隔离器2,吸收直 管2的环形内圈侧壁上固定连接有第一凹面镜6和第二凹面镜7,第一凹面镜 6与第二凹面镜7均为一面呈平面光滑设置一面呈内凹设置,第一凹面镜6与 第二凹面镜7呈相互对称设置,第一凹面镜6与第二凹面镜7之间设有谐振 腔9,吸收直管4的环形内圈侧壁上固定连接有第二透明镜8,吸收直管4背 离进光管3的一端内部设有光电转换装置。

请参阅图1和4,光电转化装置包括衬底10,衬底10的侧壁上设有第一 电极11,第一电极11背离衬底10的一侧设有光吸收层12,光吸收层12背 离第一电极11的一侧设有第二电极13,衬底10、第一电极11、光吸收层12 和第二电极13均位于第二透明镜8呈水平设置。

请参阅图4,衬底10采用InP基材料,衬底10的厚度为五至五十纳米。

请参阅图4,第一电极11采用Ag制材料,第一电极11的厚度为五至五 十纳米。

请参阅图4,光吸收层12采用CH(NH2)2PbI3制材料,光吸收层12的厚度 为五十至一百纳米。

请参阅图4,第二电极13采用Cu制材料,第一电极11的厚度为五至五 十纳米。

请参阅图1和3,吸收直管4的外侧固定连接有隔离金属网层5,隔离金 属网层5呈圆筒状设置,呈圆筒状的隔离金属网层5可对吸收直管4内部产 生磁场屏蔽,进而防止产生吸收直管4内部的光线产生塞曼效应,避免光谱 线在磁场中发生分裂的现象。

请参阅图1,第一透明镜1和第二透明镜8均呈凸透镜设置。

请参阅图1,谐振腔9内部呈真空设置,呈真空设置避免谐振腔9内的灰 尘造成光的散射,进一步提高了光线在谐振腔9内的反射强度。

请参阅图1,进光管3的内径面积大于进光管4的内径面积,可使得更多 光线与第一透明镜1接触。

本发明的工作原理是:

进光管3的内径面积大于进光管4的内径面积,可使得更多光线与第一 透明镜1接触,外界的光源可通过第一透明镜1进入到进光管3内,外界的 光线穿过第一透明镜1后变成平行光线,然后穿过光隔离器2,光隔离器2只 允许光从第一透明镜1向第一凹面镜6单向传播,光线到达第一凹面镜6后 可进入第一凹面镜6和第二凹面镜7之间的谐振腔9,第一凹面镜6的弧面反 射率为百分百反射率,第二凹面镜6的弧面反射率为部分反射率,通过设定好第一凹面镜6和第二凹面镜7之间的距离,当光在谐振腔9内传播一周产 生的光程差是波长的整数倍时,光波会与新进入谐振腔内的光波发生干涉相 长,形成谐振,进而提高光线的反馈能量,最后光线经过多个反射可透过第 二凹面镜7直射入第二透明镜8中,第二透明镜8再将光线聚焦到光敏材料 的光吸收层12上,通过增强光吸收层12吸收光的强度,进而提高光信号转 化呈电信号的速度。

以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上 的限制;凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅 地实施本发明;但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围 内,利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化, 均为本发明的等效实施例;同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作 的任何等同变化的更动、修饰与演变等,均仍属于本发明的技术方案的保护 范围之内。

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