光接收器以及光收发器制造技术

本发明专利技术公开一种光接收器以及光收发器。其中光接收器包括光感测器以及波导。光感测器包括排列成阵列的多个感光区域。波导配置在光感测器上且包括多个光栅、多个光通道以及多个光偏折元件。光栅分别收集以不同入射角入射至波导上的光束。光通道适于传递光栅收集的光束。光偏折元件配置在传递于光通道中的光束的传递路径上且位于感光区域上方。光偏折元件适于将传递于光通道中的光束传递至感光区域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光通讯元件，且特别是涉及一种光接收器以及光收发器。
技术介绍
光通讯是利用光束作为载体来承载资讯。以可见光通讯(VisibleLightCommunication,VLC)为例，可见光通过调变来承载资讯，使得处于所述可见光的照射范围内的光接收器或光收发器能够从经由调变而承载资讯的可见光来接收资讯。可见光通讯除了能够精准定位之外，还具有节能效益、无电磁波干扰以及安全的通讯通道等优点，因此可见光通讯已成为光通讯领域的研发重点之一。目前应用于可见光通讯的光接收器或光收发器主要利用菲涅尔透镜(Fresnellens)将经由调变而承载资讯的可见光汇聚至光电二极管(photodiode)中。然而，受限于菲涅尔透镜的收光角度，目前光接收器或光收发器仅能收集到入射角与光电二极管的光轴夹14度以内的光束，使得光接收器或光收发器的使用范围受到局限。因此，如何改善上述问题实为目前研发人员亟欲解决的问题之一。
技术实现思路
本专利技术提供一种光接收器以及光收发器，其收光角度大。本专利技术的一种光接收器包括光感测器以及波导。光感测器包括排列成阵列的多个感光区域。波导配置在光感测器上且包括多个光栅、多个光通道以及多个光偏折元件。光栅分别收集以不同入射角入射至波导上的光束。光通道适于传递光栅收集的光束。光偏折元件配置在传递于光通道中的光束的传递路径上且位于感光区域上方。光偏折元件适于将传递于光通道中的光束传递至感光区域。本专利技术的一种光收发器包括上述的光接收器以及光学上传装置。本专利技术的一种光接收器包括光感测器、波导以及多个第一遮光元件。光感测器包括排列成阵列的多个感光区域。波导配置在光感测器上且包括多个光栅以及多个光通道，其中光栅位于光通道上且分别收集以不同入射角入射至波导上的光束。第一遮光元件遮蔽感光区域，其中第一遮光元件配置在波导上且分别位于两相邻光栅之间。基于上述，由于光栅具有入射角相依性的特性，因此波导可通过多个光栅来收集以不同入射角入射至波导上的光束，再通过光通道以及光偏折元件将波导所收集的光束传递至光感测器。所以，本专利技术的光接收器以及应用此光接收器的光收发器可具有大的收光角度，且光接收器以及应用此光接收器的光收发器的使用范围可得以提升。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。附图说明图1A至图1G是依照本专利技术的第一实施例的光接收器的一种制作流程的剖面示意图；图2是依照本专利技术的第一实施例的光接收器的一种上视示意图；图3是波长与入射角在不同排列节距下的关系图；图4是图2的光接收器的一种操作示意图；图5至图9分别是依照本专利技术的第二实施例至第六实施例的光接收器的剖面示意图；图10是依照本专利技术的一实施例的一种光收发器的剖面示意图。符号说明10：光收发器12、100、200、300、400、500、600：光接收器14：光学上传装置110、110’：光感测器112、112’：基板114：光电二极管116：重布线层120、120’、120”：波导122：光栅124、124’：光通道126、126’：光偏折元件210：第二遮光元件d、d’：排列节距D1：第一介电层D2：第二介电层D3：第三介电层LB、LB1、LB2、LB3：光束LS：光源NV、NV’：法向量P、P’：第一遮光元件R：感光区域S：感测面SI、SI’：斜面TH：贯孔U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8、U9：感光单元SL、SL’：狭缝X1：第一方向X2：第二方向A-A’：剖线θ：入射角具体实施方式图1A至图1G是依照本专利技术的第一实施例的光接收器的一种制作流程的剖面示意图。图2是依照本专利技术的第一实施例的光接收器的一种上视示意图。图2中剖线A-A’的剖视图可参照图1G。图3是波长与入射角在不同排列节距下的关系图。图4是图2的光接收器的一种操作示意图。请先参照图1G，光接收器100包括光感测器110以及波导120。光感测器110包括排列成阵列的多个感光区域R。光感测器110可以是一互补式金属氧化物半导体感测器、一光电二极管阵列或其他合适的感光元件。举例而言，光感测器110的制作方法可参照图1A及图1B所示的步骤。首先，提供基板112。基板112例如是P型硅基板，但不以此为限。接着，通过一离子注入制作工艺于基板112邻近感测面S的区域中形成感光区域R。感光区域R例如是基板112中N型重掺杂区域，但不以此为限。请再参照图1G，波导120配置在光感测器110上且包括多个光栅122、多个光通道124以及多个光偏折元件126。光栅122适于收集入射至波导120上的光束LB。光通道124适于传递光栅122收集的光束LB。光偏折元件126配置在传递于光通道124中的光束LB的传递路径上且位于感光区域R上方，且光偏折元件126适于将传递于光通道124中的光束LB传递至感光区域R。具体地，光通道124可以是任何适于传递光束LB的媒介。举例而言，光通道124可包括依序堆叠于光感测器110上的第一介电层D1、第二介电层D2以及第三介电层D3，其中第二介电层D2的折射率高于第一介电层D1以及第三介电层D3的折射率。如此一来，光束LB可经由全反射传递于第二介电层D2中。在本实施例中，光偏折元件126例如是一光栅，且光偏折元件126可形成在第一介电层D1上，而光栅122可形成在第三介电层D3上。波导120的制作方法可参照图1C至图1G所示的步骤。请参照图1C，于光感测器110上形成第一介电层D1。第一介电层D1可全面覆盖基板112的感测面S，且第一介电层D1的材质可包括氧化硅，但不以此为限。接着，于第一介电层D1上形成光偏折元件126。光偏折元件126例如由形成在第一介电层D1上的多个平行排列的狭缝SL’所构成。狭缝SL’的排列方向及其各自的延伸方向皆与光感测器110的法向量NV’垂直。举例而言，光偏折元件126的狭缝SL’可皆沿第一方向X1排列，且狭缝SL’可皆分别沿与第一方向X1垂直的第二方向X2延伸，但不以此为限。各光偏折元件126的狭缝SL’具有排列节距d’。排列节距d’的大小可通过调变各狭缝SL’的宽度或狭缝SL’之间的间距来控制。依据不同的设计需求，光偏折元件126的狭缝SL’可具有两种以上的排列节距d’。例如，位于周边的各光偏折元件126的狭缝SL’的排列节距d’可大于位于中心的各光偏折元件126的狭缝SL’的排列节距d’，但不以此为限。请参照图1D，在第一介电层D1上形成第二介电层D2。第二介电层D2可全面覆盖第一介电层D1且填入光偏折元件126的狭缝SL’中。第二介电层D2的材质可包括氮化硅(Si3N4)，但不以此为限。请参照图1E，在第二介电层D2上形成第三介电层D3。第三介电层D3可全面覆盖第二介电层D2，且第三介电层D3的材质可包括氧化硅，但不以此为限。接着，在第三介电层D3上形成光栅122。光栅122例如由形成在第三介电层D3上的多个平行排列的狭缝SL所构成。狭缝SL的排列方向及其各自的延伸方向皆与光感测器110的法向量NV’垂直。举例而言，光栅122的狭缝SL可皆沿第一方向X1排列，且狭缝SL可皆分别沿第二方向X2延伸，但不以此为限。各光栅122的狭缝SL具有排列节距d。排列节距d的大小可通过调变各狭缝SL本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光接收器，包括：光感测器，包括排列成阵列的多个感光区域；以及波导，配置在该光感测器上且包括多个光栅、多个光通道以及多个光偏折元件，其中该些光栅分别收集以不同入射角入射至该波导上的光束，该些光通道适于传递该些光栅收集的光束，该些光偏折元件配置在传递于该些光通道中的光束的传递路径上且位于该些感光区域上方，且该些光偏折元件适于将传递于该些光通道中的光束传递至该些感光区域。

【技术特征摘要】
2015.07.29 US 62/198,6451.一种光接收器，包括：光感测器，包括排列成阵列的多个感光区域；以及波导，配置在该光感测器上且包括多个光栅、多个光通道以及多个光偏折元件，其中该些光栅分别收集以不同入射角入射至该波导上的光束，该些光通道适于传递该些光栅收集的光束，该些光偏折元件配置在传递于该些光通道中的光束的传递路径上且位于该些感光区域上方，且该些光偏折元件适于将传递于该些光通道中的光束传递至该些感光区域。2.如权利要求1所述的光接收器，其中该光感测器是一互补式金属氧化物半导体感测器或一光电二极管阵列。3.如权利要求1所述的光接收器，其中该些光通道包括依序堆叠于该光感测器上的第一介电层、第二介电层以及第三介电层，该第二介电层的折射率高于该第一介电层以及该第三介电层的折射率。4.如权利要求3所述的光接收器，其中该些光栅形成在该第三介电层上。5.如权利要求3所述的光接收器，其中该些光偏折元件分别是一反射层，该些光通道具有位于该些感光区域上的多个斜面，且该些光偏折元件覆盖该些斜面。6.如权利要求3所述的光接收器，其中该些光偏折元件分别是一光栅，且该些光偏折元件形成在该第一介电层上。7.如权利要求1所述的光接收器，其中各该光栅包括多个平行排列的狭缝，且各该光栅的该些狭缝具有一排列节距，该波导的该些光栅具有两种以上的排列节距。8.如权利要求1项所述的光接收器，还包括：多个第一遮光元件，遮蔽该些感光区域，其中该些第一遮光元件配置在该波导上且分别位于两相邻光栅之间。9.如权利要求8所述的光接收器，其中各该光偏折元件位于其中一第一遮光元件与对应的感光区域之间。10.如权利要求8所述的光接收器，还包括：多个第二遮光元件，位于该波导与该光感测器之间，且各该第二遮光元件位于其中一光栅下方。11.如权利要求10所述的光接收器，其中该些第一遮光元件以及该些第二遮光元件分别是一反射层或一...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵嘉信，方彦翔，李俊兴，古凯宁，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71