单芯光收发器制造技术

一种单芯光收发器(1)，其是经由单一光纤(2)收发光信号的光收发器。该单芯光收发器(1)具备发送光信号的发光元件(13)以及接受光信号的受光元件(12)。发光元件(13)是包含在受光元件(12)的受光面(12a)上并与受光面(12a)同轴配置的蓝宝石基板(13b)以及在蓝宝石基板(13b)上层叠的氮化物半导体层(13a)而构成的LED。通过在受光元件(12)的受光面(12a)上配置发光元件(13)，能够在整个受光面(12a)接受来自于光纤(2)的光信号，从而提高受光灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】单芯光收发器
本专利技术涉及光传输器件，尤其为一种单芯光收发器。
技术介绍
在现有的光纤通信用的光收发器中，由于用光纤连接本机的发送侧与对方机器的接收侧，用光纤连接本机的接收侧与对方机的发送侧，因此需要多个光纤。因此，从装置构成的简单化观点看，例如在日本特开2003-307656号公报所记载的光收发用模块中，采用了通过使用分波滤波器来将发光元件的光轴与受光元件的光轴结合于单一纤维的结构。另外，作为光纤侧的结构，例如在日本特开平10-200154号公报所记载的光半导体元件中，在同一基板上分别形成发光部和受光部，在基板的中心部配置有发光部，并以围着发光部的方式环状地配置有受光部。
技术实现思路
然而，在上述的专利文献2那样的结构中，发光部位于基板的中心，在其周围配置受光部，因而在受光部不能接收来自于光纤的光中光强度最强的中心部分的光，可以认为不能得到充分的受光灵敏度。另外，由于在同一基板上形成发光部和受光部，因此也有材料受到限制这样的问题。本专利技术是为了解决上述问题而作出的，其目的在于提供一种使用了单一的光纤的光通信中能够充分地确保受光灵敏度的光收发器。为了解决上述问题，本专利技术所涉及的单芯光收发器是经由单一光纤而收发光信号的光收发器，具备发送所述光信号的发光元件、以及接收所述光信号的受光元件，所述发光元件是包含在所述受光元件的受光面上与该受光面同轴配置的蓝宝石基板、以及在所述蓝宝石基板上层叠的氮化物半导体层而构成的LED。在该单芯光收发器技术方案中，在受光元件的受光面上将蓝宝石基板与受光面同轴配置，在该蓝宝石基板上形成氮化物半导体层而构成成为发光元件的LED。在该结构中，通过受光元件与发光元件同轴配置，可以与单一光纤结合。另外，通过对发光元件的基板使用蓝宝石基板，能够使光纤的传送损失小的波长带的光信号通过蓝宝石基板而到达受光元件的受光面。因此，即使在受光元件的受光面上配置发光元件，也能够在整个受光面接收来自于光纤的光信号，能够充分地提高受光灵敏度。在上述单芯光收发器技术方案中，所述发光元件经由相对于该发光元件的发光波长具有透明性的树脂而固定在所述受光元件的所述受光面上。所述树脂为环氧类树脂或硅酮类树脂。另外，发光元件优选为经由相对于该发光元件的发光波长具有透明性的树脂而固定在受光元件的受光面上。这种情况下，因此能够进一步充分提高受光灵敏度。在上述单芯光收发器技术方案中，发光元件的负极电极垫和正极电极垫均设置在发光元件的发光面侧。在该情况下，不需要在发光元件的背面(发光面的相反面)形成电极或配线等，因而能够充分地确保蓝宝石基板的光信号的透过区域。因此，能够进一步充分地提高受光灵敏度。在上述单芯光收发器技术方案中，从所述发光元件发送的所述光信号的波长范围为450nm～600nm。所述发光元件发送的所述光信号的波长优先为510nm绿光。通过使用该波长带的光信号，能够充分地确保蓝宝石基板的透过率。因此，能够进一步充分地提高受光灵敏度。在上述单芯光收发器技术方案中，还具备在所述发光元件工作时使所述受光元件的工作停止、在所述受光元件工作时使所述发光元件的工作停止的开关。由此，能够抑制发光元件的发光所引起的受光元件的噪音、或者受光元件受光时的漫反射所引起的不良情况。另外，可以设置为所述受光元件正负极之间经由放电开关而连接，在所述发光元件工作时，所述放电开关设为导通，在所述受光元件工作时，所述放电开关设为关断。或者，也可设置为所述受光元件的负极端经由放电开关而连接至基准电位，在所述发光元件工作时，所述放电开关设为导通，在所述受光元件工作时，所述放电开关设为关断。由此，能够在发送模式时，对起因于发光元件所产生的光而在受光元件内产生的电荷进行放电。从而抑制了误动作，并能够在切换至接收模式时迅速地转移至通常动作。在上述单芯光收发器技术方案中，所述单一光纤为塑料光纤。塑料光纤与绿光相匹配，在光通信中，能够充分地确保受光灵敏度。本专利技术的优点是，本专利技术单芯光收发器中的发光元件和受光元件的同轴设置，使得用单一光纤能够实现光收发功能；采用“半双工”工作模式，能实现单芯双向光通信功能；另外，选择蓝宝石基板用作发光元件的基板，选择绿光作为传输光信号，选择塑料光纤作为光传输介质，能够使光纤的传送损失小、充分地提高受光灵敏度。附图说明图1是使用本专利技术的一个实施方式所涉及的单芯光收发器而构成的光通信系统的示意图。图2是本专利技术单芯光收发器的结构剖面示意图。图3是本专利技术单芯光收发器的平面示意图。图4是本专利技术单芯光收发器的实现半双工通信功能的构成要素示意框图。图5是光收发器没有控制开关情况下的时序图。图6是本专利技术单芯光收发器的半双工通信方式的时序图。图7是本专利技术单芯光收发器的实现半双工通信功能的一个方式的示意框图。图8是本专利技术单芯光收发器的实现半双工通信功能的其他方式的示意框图。图9是表示本专利技术的效果确认实验的结果列表图。符号说明1…单芯光收发器，2…光纤，3…透镜，11…引线框，12…受光元件，12a…受光面，13…发光元件，13a…氮化物半导体层，13b…蓝宝石基板，13c…发光面，14…树脂层，21…负极电极垫，22…正极电极垫，23…导线，24…导线，25…负极电极垫，26…导线，31…开关，32…控制部。具体实施方式以下，边参照附图，边就本专利技术所涉及的单芯光收发器的优选实施方式详细地进行说明。图1是表示使用本专利技术的一个实施方式所涉及的单芯光收发器而构成的光通信系统的概要示意图。如该图所示，光通信系统S是用单一的光纤2连接一对单芯光收发器1(1A、1B)的、例如在局域网使用的一芯双向系统。另外，在光通信系统S中，通过光收发器1A，1B侧的功能，以发送与接收不同时工作的半双工通信方式实现光信号的收发。进行光信号的收发的单芯光收发器1，如图2所示，经由透镜3而结合于光纤2。对于光纤2，例如使用芯径为1mm左右的大口径的塑料光纤。在塑料光纤中，对典型地波长450nm～600nm左右的光传送损失为100dB/km，进一步具有使500nm～550nm左右的光、特别是510nm附近的光传送损失最小的特性。单芯光收发器1具备形成在引线框11上的受光元件12、形成在受光元件12上的发光元件13而构成。受光元件12例如是Si光电二极管，其通过将引线框11作为正极电极，在引线框11上依次层叠p型半导体层、n型半导体层、绝缘层、以及贯通绝缘层而至n型半导体层的负极电极垫25(参照图3)在俯视状态下形成矩形状。另外，在与受光元件12中的引线框11相反侧的面，设置有大致圆形状的受光面12a，接收从光纤2侧出射的波长450nm～600nm左右的光信号。另一方面，发光元件13例如是在蓝宝石基板13b上层叠氮化物半导体层13a而成的LED。蓝宝石基板13b是对近紫外线至红外线光的宽范围的波长具有透过性的基板，其配置在受光元件12的受光面12a上。发光元件13通过在该蓝宝石基板13b上将缓冲层、n型GaN包覆层、InGaN/GaN活性层、以及p型GaN包覆层作为氮化物半导体层13a依次层叠，在俯视状态下形成为矩形状。另外，在发光元件13中的与蓝宝石基板13b相反侧的面，设置有大致矩形状的发光面13c，将波长450mn～600nm左右的光信号出射至光纤2侧。发光元件13相对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
PCT国内申请，权利要求书已公开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.28 CN 20121049242791.一种单芯光收发器，其特征在于，是经由单一光纤而收发光信号的光收发器，具备发送所述光信号的发光元件、以及接收所述光信号的受光元件，所述发光元件是包含在所述受光元件的受光面上与该受光面同轴配置的蓝宝石基板、以及在所述蓝宝石基板上层叠的氮化物半导体层而构成的LED，从所述发光元件发送的所述光信号的波长范围为450nm～600nm，所述单一光纤为塑料光纤，所述发光元件经由相对于该发光元件的发光波长具有透明性的树脂而固定在所述受光元件的所述受光面上，所述发光元件的负极电极垫和正极电极垫均设置在所述发光元件的发光面侧。2.根据权利要求1所述的单芯光收发器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：稻垣优人，铃木贵幸，胡国祥，郝为民，
申请(专利权)人：浜松光子学株式会社，南京光露电子有限公司，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：日本;JP