【技术实现步骤摘要】
本公开涉及光电子器件的，尤其涉及基于磷化铟的单片集成光电探测器封装结构。
技术介绍
1、太赫兹光电二极管(photodiode，简称pd)是一种利用电子在半导体中的运动产生太赫兹辐射的器件，已被广泛应用于光外差技术产生太赫兹信号。
2、目前，太赫兹模块主要基于太赫兹电路实现，太赫兹电路目前主要分为混合集成电路和太赫兹单片电路。
3、在太赫兹单片电路中，将单载波pd芯片与基于石英的微带到矩形波导(wr3)过渡线结合，混合集成方法是：pd芯片通过线键、带状键或倒装芯片互连与过渡基板集成。然而，随着频率的增加，互连线的损耗也随之增加，集成也变得更加复杂。pd芯片与石英衬底的混合集成增加了封装的复杂性和射频损耗，这种封装方式的缺点是尺寸庞大，制造复杂，成本高。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本公开提供了基于磷化铟的单片集成光电探测器封装结构。
2、本公开提供了一种基于磷化铟的单片集成光电探测器封装结构，包括：衬底；pd芯片，单片集成于衬底上，pd芯片用于接收光纤输入的光信号，并将光信号转化为第一射频信号；共面波导，单片集成于衬底上，共面波导与pd芯片耦合连接，共面波导用于使射频信号的阻抗与矩形波导的阻抗相匹配，得到第二射频信号；e转换波导，单片集成于衬底上，e转换波导与共面波导相连接，e转换波导用于传输第二射频信号，并使第二射频信号的准tem模式转换为矩形波导的te10模式；阶跃阻抗低通滤波器，单片集成于衬底上，阶跃阻抗低通滤波器与e转换波导相连接，阶
3、可选地，矩形波导上开设有窗口，衬底、阶跃阻抗低通滤波器和直流偏置电源贯穿窗口，且窗口的长度方向与矩形波导中e场的传播方向相平行，衬底的周侧与窗口的内侧壁之间留有间隙。
4、可选地，衬底远离阶跃阻抗低通滤波器一侧与窗口的内底壁之间形成第一间隙，将第一间隙的深度记为t，330μm≤t≤400μm；衬底相对两侧壁与窗口的相对两内侧壁之间分别形成第二间隙，将第二间隙的宽度记为d，90μm≤d≤120μm。
5、可选地，衬底采用磷化铟制备而成。
6、可选地，衬底的厚度为90-100μm，衬底的长度为200-500μm，衬底的宽度为200-300μm。
7、可选地，衬底的厚度为95μm，衬底的宽度为210μm，衬底的长度为325μm。
8、可选地，pd芯片接地电极与共面波导信号线之间形成第三间隙和第四间隙，共面波导端信号线宽度渐变至pd芯片电极进行耦合。
9、可选地，共面波导的宽度为信号宽度，将信号宽度记为s，则25μm≤s≤35μm；第三间隙与第四间隙的宽度相等，分别将第三间隙与第四间隙记为g1和g2，则23μm≤g1＝g2≤33μm。
10、可选地，s＝30μm，g1＝g2＝28μm。
11、可选地，共面波导包括第一段和第二段，第一段与pd芯片之间形成第三间隙和第四间隙，第二段凸出于述pd芯片设置且与e转换波导相连接，将第一段记为l1，则90μm≤l1≤120μm，第二段记为l2，则20μm≤l2≤30μm；e转换波导包括沿信号传输方向依次设置的梯形段和矩形段，所述梯形段与共面波导集成的宽度逐渐增大，且由s变为w1，梯形段与共面波导信号线集成的宽度记为w1，100μm≤w1≤150μm，矩形段的宽度记为w2，140≤w2≤200μm，信号宽度由共面波导的宽度s先经e转换波导转化为宽度w1再逐渐转化为宽度w2输出，将梯形段的长度记为l3，则10μm≤l3≤25μm，将矩形段的长度记为l4，则130μm≤l4≤200μm。
12、可选地，l1＝100μm、l2＝25μm、l3＝20μm、l4＝100μm、w1＝145μm及w2＝180μm。
13、本公开实施例采用的上述至少一个技术方案至少包括以下有益效果：
14、通过将共面波导和e转换波导单片集成在inp衬底，实现从pd芯片到矩形波导的直接射频耦合，无需复杂的集成和封装技术，简单的全封闭封装的pd芯片，体积小，制造成本低，射频损耗小，从而能够延长太赫兹元件的寿命。
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1.一种基于磷化铟的单片集成光电探测器封装结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于磷化铟的单片集成光电探测器封装结构，其特征在于，所述矩形波导上开设有窗口，所述衬底、所述阶跃阻抗低通滤波器和所述直流偏置电源贯穿所述窗口，且所述窗口的长度方向与所述矩形波导中E场的传播方向相平行，所述衬底的周侧与所述窗口的内侧壁之间留有间隙。
3.根据权利要求2所述的基于磷化铟的单片集成光电探测器封装结构，其特征在于，所述衬底远离所述阶跃阻抗低通滤波器一侧与所述窗口的内底壁之间形成第一间隙，将所述第一间隙的深度记为t，330μm≤t≤400μm；
4.根据权利要求1所述的基于磷化铟的单片集成光电探测器封装结构，其特征在于，所述衬底采用磷化铟制备而成。
5.根据权利要求1或4所述的基于磷化铟的单片集成光电探测器封装结构，其特征在于，所述衬底的厚度为90-100μm，所述衬底的长度为200-500μm，所述衬底的宽度为200-300μm。
6.根据权利要求1所述的基于磷化铟的单片集成光电探测器封装结构，其特征在于，所述PD芯片接地
7.根据权利要求6所述的基于磷化铟的单片集成光电探测器封装结构，其特征在于，所述共面波导的宽度为信号宽度，将所述信号宽度记为S，则25μm≤S≤35μm；
8.根据权利要求7所述的基于磷化铟的单片集成光电探测器封装结构，其特征在于，所述S＝30μm，所述G1＝G2＝28μm。
9.根据权利要求6所述的基于磷化铟的单片集成光电探测器封装结构，其特征在于，所述共面波导包括第一段和第二段，所述第一段与所述PD芯片之间形成所述第三间隙和所述第四间隙，所述第二段凸出于述PD芯片设置且与所述E转换波导相连接，将所述第一段记为L1，则90μm≤L1≤120μm，所述第二段记为L2，则20μm≤L2≤30μm；
10.根据权利要求9所述的基于磷化铟的单片集成光电探测器封装结构，其特征在于，L1＝100μm、L2＝25μm、L3＝20μm、L4＝100μm、W1＝145μm及W2＝180μm。
...【技术特征摘要】
1.一种基于磷化铟的单片集成光电探测器封装结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于磷化铟的单片集成光电探测器封装结构，其特征在于，所述矩形波导上开设有窗口，所述衬底、所述阶跃阻抗低通滤波器和所述直流偏置电源贯穿所述窗口，且所述窗口的长度方向与所述矩形波导中e场的传播方向相平行，所述衬底的周侧与所述窗口的内侧壁之间留有间隙。
3.根据权利要求2所述的基于磷化铟的单片集成光电探测器封装结构，其特征在于，所述衬底远离所述阶跃阻抗低通滤波器一侧与所述窗口的内底壁之间形成第一间隙，将所述第一间隙的深度记为t，330μm≤t≤400μm；
4.根据权利要求1所述的基于磷化铟的单片集成光电探测器封装结构，其特征在于，所述衬底采用磷化铟制备而成。
5.根据权利要求1或4所述的基于磷化铟的单片集成光电探测器封装结构，其特征在于，所述衬底的厚度为90-100μm，所述衬底的长度为200-500μm，所述衬底的宽度为200-300μm。
6.根据权利要求1所述的基于磷化铟的单片集成光电探测器封装结构，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢娟，付孟博，王文亭，王梦宾，刘志忠，赵兴涛，祝宁华，
申请(专利权)人：雄安创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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