可调光电探测器、制造方法及波长解调系统技术方案

本申请公开了一种可调光电探测器、制造方法及波长解调系统，可调光电探测器包括滤波单元及光电探测单元；滤波单元具有相对设置的第一表面及第二表面，第一表面上设有第一凹槽，第一凹槽内底面设有第一高反膜，第一表面上设有多个第一电极；第二表面上设有第二凹槽，第二凹槽内底面设有第一减反膜；第二表面上设有多个第二电极；光电探测单元，具有相对设置的第三表面及第四表面，第三表面键合在第一电极上，以构成谐振腔；且第三表面上与第一凹槽对应位置设有第二高反膜；第四表面上设有至少一个第三电极。当在第一电极及第二电极的接入驱动信号时，薄膜结构沿第一凹槽的轴线方向浮动。本申请极大地降低了FP腔可调滤波器的占用空间。空间。空间。

Adjustable photoelectric detector, manufacturing method and wavelength demodulation system

【技术实现步骤摘要】
可调光电探测器、制造方法及波长解调系统


[0001]本申请涉及光传感的
，具体而言，涉及一种可调光电探测器、制造方法及波长解调系统。

技术介绍

[0002]光传感器中光波的波长、强度、相位、频率及偏振等信息都可以作为感知外界物理量变化的传输参数。其中，基于波长的传感解调技术无需考虑光源功率起伏以及其他器件带来损耗的波动，从而成为应用最广泛的光传感解调技术。目前，光传感器波长的解调方法有光谱检测法、匹配光栅法、边缘滤波法、可调谐滤波器法和可调谐激光器法等解调方法。
[0003]现有技术中，基于可调法布里珀罗滤波器法的解调方法因具有高解调精度、宽工作波长范围和好的光源光谱特性等优点，已成为应用最为广泛的波长解调方法。可调法布里珀罗滤波器法中的关键器件为增益器件(宽带光源)和选频器件(法布里珀罗滤波器)。具体工作原理如下，法布里珀罗滤波器具有两个可移动反射镜构成的法布里珀罗腔体(Fabry
‑
Perot，简称为FP腔)，通过在法布里珀罗滤波器上施加驱动电压的方式，即可调节FP腔的腔长，从而改变法布里珀罗滤波器的透射波长。其中，当宽带光经过法布里珀罗滤波器的透射波长与光传感器进行调制处理后的光波的波长匹配时，输出光功率最大，此时光电探测器的输出信号达到最大值。因此，当检测到光电探测器的输出信号达到最大值时，通过驱动电压值和滤波器透射波长的对应关系即可得到待测物理量的测量值。
[0004]然而，上述波长解调方法中，法布里珀罗滤波器与波长解调设备的集成度较低，极大地增加了波长解调设备的体积，提升了波长解调设备的制造成本。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种可调光电探测器、制造方法及波长解调系统，其能够降低FP腔可调滤波器的占用空间，节省FP腔可调滤波器的制造成本。
[0006]本申请的实施例是这样实现的：
[0007]第一方面，本申请提供一种可调滤波器，包括滤波单元及光电探测单元；其中，滤波单元具有相对设置的第一表面及第二表面，第一表面上设有第一凹槽，第一凹槽内底面设有第一高反膜，第一表面上设有多个第一电极，多个第一电极位于第一凹槽周围；第二表面上设有第二凹槽，第二凹槽内底面设有第一减反膜；第二表面上设有多个第二电极，多个第二电极位于第二凹槽周围；光电探测单元具有相对设置的第三表面及第四表面，第三表面键合在第一电极上，以构成谐振腔；且第三表面上与第一凹槽对应位置设有第二高反膜；第四表面上设有至少一个第三电极；第一凹槽与第二凹槽之间为薄膜结构，当在第一电极及第二电极的接入驱动信号时，薄膜结构沿第一凹槽的轴线方向浮动。
[0008]在一实施例中，第二凹槽包括第一槽段及第二槽段，第一槽段与第二槽段连通；第二槽段靠近于第一凹槽，第二槽段的直径大于第一凹槽的直径，且第一减反膜设于第二槽段内底面。
[0009]在一实施例中，第一高反膜、第二高反膜及第一减反膜的轴线重合，第一凹槽、第一槽段及第二槽段的轴线重合。
[0010]在一实施例中，第一减反膜、第一槽段及第二槽段的轴线重合，第二槽段的直径大于第一槽段的直径，且第一槽段的直径大于第一减反膜的直径。
[0011]在一实施例中，滤波单元为SOI晶圆硅片，滤波单元包括第一硅层、氧化物层及第二硅层；其中，氧化物层设于第一硅层上；第二硅层设于氧化物层上；其中第一凹槽设于第二硅层上，第一槽段贯穿于第一硅层，第二槽段贯穿于氧化物层。
[0012]第二方面，本申请提供一种可调滤波器的制造方法，该方法包括：
[0013]提供光电探测单元，具有相对设置的第三表面及第四表面，在第四表面上形成至少一个第三电极；
[0014]在第三表面上形成第二高反膜；
[0015]提供滤波单元，具有相对设置的第一表面及第二表面，在第一表面刻蚀形成第一凹槽，在第二表面刻蚀形成第二凹槽，以使得第一凹槽与第二凹槽之间形成薄膜结构；
[0016]在第一凹槽的内底面形成第一高反膜，在第二凹槽的内底面形成第一减反膜；
[0017]在第一表面形成多个第一电极，在第二表面形成多个第二电极；
[0018]将第三表面键合在第一电极上，以形成谐振腔。
[0019]在一实施例中，在第二表面刻蚀形成第二凹槽，包括：
[0020]在第二表面刻蚀形成第一槽段；
[0021]在第一槽段的内底面刻蚀形成第二槽段。
[0022]第三方面，本申请提供一种波长解调系统，包括光源模块、传感模块、计算模块及数据采集传输模块；其中，光源模块用于提供光源；传感模块与光源模块连接，用于根据光源及待测物理量对光源中预设波长的光信号进行调制处理；计算模块与传感模块连接，用于对调制处理后的光信号进行解调处理；数据采集传输模块与计算模块连接；计算模块中包括多个上述实施例提供的可调光电探测器，数据采集传输模块用于向可调光电探测器输出驱动信号，并基于驱动信号确定待测物理量的测量值。
[0023]在一实施例中，传感模块包括多个光传感单元，每个光传感单元均包括第一光输入端口、环形器、光纤传感器及第一光输出端口；其中，环形器与第一光输入端口连接；光纤传感器与环形器连接；第一光输出端口与环形器连接。传感模块还包括第一壳体；其中，每个光传感单元中的环形器及光纤传感器均设于第一壳体内，每个光传感单元中的第一光输入端口及第一光输出端口均设于第一壳体上；每个光传感单元通过第一光输入端口与光源模块连接。
[0024]在一实施例中，计算模块包括多个计算单元，每个计算单元包括第二光输入端口、可调光电探测器及电输出端口；其中，可调光电探测器与第二光输入端口连接；电输出端口与可调光电探测器连接。计算模块还包括电输入端口及第二壳体；其中，电输入端口分别与每个计算单元中的光电探测器连接；每个计算单元中的可调光电探测器均设于第二壳体内，每个计算单元中的第二光输入端口、电输出端口及电输入端口均设于第二壳体上；计算单元的数目与光传感单元的数目相等，每个计算单元及每个光传感单元通过第二光输入端口及第一光输出端口连接。
[0025]本申请与现有技术相比的有益效果是：本申请中提供的可调光电探测器由滤波单
元及光电探测单元构成，可以同时兼具滤波及光电探测功能。其中，滤波单元为FP腔可调滤波器。由此看出，本申请中通过将FP腔可调滤波器与光电探测器集成在一起，极大地降低了FP腔可调滤波器的占用空间，节省了FP腔可调滤波器的制造成本。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0027]图1为本申请一实施例示出的可调光电探测器的结构示意图；
[0028]图2为本申请一实施例示出的可调光电探测器的结构示意图；
[0029]图3为本申请一实施例示出的可调光电探测器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调光电探测器，其特征在于，所述可调光电探测器包括：滤波单元，具有相对设置的第一表面及第二表面，所述第一表面上设有第一凹槽，所述第一凹槽内底面设有第一高反膜，所述第一表面上设有多个第一电极，所述多个第一电极位于所述第一凹槽周围；所述第二表面上设有第二凹槽，所述第二凹槽内底面设有第一减反膜；所述第二表面上设有多个第二电极，所述多个第二电极位于所述第二凹槽周围；光电探测单元，具有相对设置的第三表面及第四表面，所述第三表面键合在所述第一电极上，以构成谐振腔；且所述第三表面上与所述第一凹槽对应位置设有第二高反膜；所述第四表面上设有至少一个第三电极；其中，所述第一凹槽与所述第二凹槽之间为薄膜结构，当在所述第一电极及所述第二电极接入驱动信号时，所述薄膜结构沿所述第一凹槽的轴线方向浮动。2.根据权利要求1所述的可调光电探测器，其特征在于，所述第二凹槽包括第一槽段及第二槽段，所述第一槽段与所述第二槽段连通；所述第二槽段靠近于所述第一凹槽，所述第二槽段的直径大于所述第一凹槽的直径，且所述第一减反膜设于所述第二槽段内底面。3.根据权利要求2所述的可调光电探测器，其特征在于，所述第一高反膜、所述第二高反膜及所述第一减反膜的轴线重合，所述第一凹槽、所述第一槽段及所述第二槽段的轴线重合。4.根据权利要求2所述的可调光电探测器，其特征在于，所述第一减反膜、所述第一槽段及所述第二槽段的轴线重合，所述第二槽段的直径大于所述第一槽段的直径，且所述第一槽段的直径大于所述第一减反膜的直径。5.根据权利要求2所述的可调光电探测器，其特征在于，所述滤波单元为SOI晶圆硅片，所述滤波单元包括：第一硅层；氧化物层，设于所述第一硅层上；第二硅层，设于所述氧化物层上；其中，所述第一凹槽设于所述第二硅层上，所述第一槽段贯穿于所述第一硅层，所述第二槽段贯穿于所述氧化物层。6.一种可调光电探测器的制造方法，其特征在于，所述方法包括：提供光电探测单元，具有相对设置的第三表面及第四表面，在所述第四表面上形成至少一个第三电极，在所述第三表面上形成第二高反膜；提供滤波单元，具有相对设置的第一表面及第二表面，在所述第一表面刻蚀形成第一凹槽，在所述第二表面刻蚀形成第二凹槽，以使得所述第一凹槽与所述第二凹槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓海，姜天昊，
申请(专利权)人：欧梯恩智能科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：