[发明专利]一种无源可见光到红外光的转换器

权利要求书

1.一种无源可见光到红外光的转换器，其特征在于，该转换器包括光伏探测器(1)、电路板(3)和硅基光子芯片(5)，其中，

所述光伏探测器(1)用于吸收可见光能量并同时将吸收的可见光的信号转换为电压信号输出；所述电路板(3)用于连接所述光伏探测器和硅基光子芯片，并将所述电压信号传递给所述硅基光子芯片(5)；

所述硅基光子芯片(5)包括电光调制器(6)和耦合光栅(7)，所述耦合光栅包括出口和入口，所述红外光经所述入口进入所述电光调制器中，所述电光调制器包括电极(61)、微环波导(62)和耦合波导(63)，所述电极(61)与所述电路板(3)连接，用于接收来自所述电路板的电压信号并将其传递给所述微环波导的PIN结中，所述耦合波导(63)用于将从所述入口进入的红外光传输并耦合进入所述微环波导中，所述微环波导(62)PIN结接收所述电压信号后将载流子注入所述微环波导中的波导中使得该波导的折射率发生改变，折射率发生改变后的所述波导对所述红外光进行调制，从而使得所述红外光携带所述可见光的包括强度或数字的信息，该携带所述可见光信息的红外光从所述耦合光栅的(7)出口输出，以此实现所述可见光到红外光的无源转换。

2.如权利要求1所述的一种无源可见光到红外光的转换器，其特征在于，所述光伏探测器(1)从下至上依次包括基底、导电基底、隔离层、电子吸收层、分隔层和空穴吸收层，所述隔离层用于将所述导电基底和电子吸收层隔离，所述分隔层用于将所述电子吸收层与所述空穴吸收层分隔，所述导电基底上设置有正电极和负电极，所述空穴吸收层与所述正电极相连，所述电子吸收层与所述负电极相连，所述电子吸收层、分隔层到和空穴吸收层中均填充有吸收可见光的材料，可见光从所述光伏探测器的下方照射，穿过所述基底和导电基底被所述吸收可见光的材料吸收产生载流子，所述电子吸收层吸收所述载流子中的电子传输给所述负电极，所述空穴吸收层吸收所述载流子中的空穴传输给所述正电极，以此在所述负电极和正电极之间形成电压信号。

3.如权利要求2所述的一种无源可见光到红外光的转换器，其特征在于，所述吸收可见光的材料采用钙钛矿，即所述电子吸收层、分隔层到和空穴吸收层中均填充有钙钛矿，相应地，所述光伏探测器采用钙钛矿光伏探测器，所述电子吸收层的材料为二氧化硅，所述分隔层的材料采用二氧化锆，所述空穴吸收层的材料采用碳。

4.如权利要求2或3所述的一种无源可见光到红外光的转换器，其特征在于，所述电子吸收层、分隔层到和空穴吸收层的表面积采用1cm²～1.2cm²，以此提高所述光伏探测器的输出电压，同时避免表面积过大降低所述光伏探测器的响应速率。

5.如权利要求1所述的一种无源可见光到红外光的转换器，其特征在于，所述电光调制器(6)的驱动电压采用0.9V～1.1V，使得该电光调制器具备截断效应，以此去除所述光伏探测器在可见光驱动下产生的下降电压拖尾。

6.如权利要求1所述的一种无源可见光到红外光的转换器，其特征在于，所述电路板(3)通过半导体键合金属线(4)与所述电极(61)相连。

7.如权利要求6所述的一种无源可见光到红外光的转换器，其特征在于，所述电路板(3)上电极的尺寸从靠近所述光伏探测器(1)的一端到靠近所述电光调制器的一端采用逐渐变小的设计，靠近所述电光调制器(6)一端的电极尺寸适于作为所述键合金属线的焊盘。

8.如权利要求1所述的一种无源可见光到红外光的转换器，其特征在于，所述转换器作为一个单元，将多个所述转换器通过波分复用的方式串联在一根光纤上形成多单元的转换器，以此扩大所述可见光频率的处理范围，或者增加单光纤支持的监控节点数。