[发明专利]波导探测器及其制备方法

说明书

本发明涉及波导探测器技术领域，提供了一种波导探测器，包括衬底，于所述衬底上依次设有波导层和吸收层，所述波导层沿光传播的方向延伸；所述波导层的光入射端处设有用于将光聚集到所述波导层中的聚焦结构。还提供一种波导探测器的制备方法，包括如下步骤：S1，在衬底上依次制作波导层和吸收层，其中波导层沿着光传播的方向延伸；S2，制作完成后在波导层的光入射端处安置聚焦结构，所述聚焦结构能够将入射来的光聚集然后送至波导层中，进而使得光的耦合效率得到提高。本发明在波导层的光入射端处设聚焦结构，使得光的耦合效率得到极大的提高，吸收层沿入射光的渐扩结构解决了现有技术中前强后弱的情况，同时也避免了波导层前端的光电流过大饱和。

技术领域

本发明涉及波导探测器技术领域，具体为波导探测器及其制备方法。

背景技术

光电探测器是光纤通信系统中必不可少的器件，随着光电探测器的发展和应用，光纤通信系统对光电探测器的要求不断提高，既要有高的饱和输出功率，也要具备高的响应速率。

传统PIN型光电探测器在高速大功率的实现上是自相矛盾的，为了实现探测器的高速响应，需要本征层尽可能薄，使得电子和空穴快速通过，然而薄的本征层使得探测器对入射光的吸收不够充分，从而降低了探测器的响应度。由于其饱和电流和响应速率间相互制约，外加空间电荷效应的影响，使其很难兼顾高速和大功率的性能要求。为了满足高速大功率的要求，光电探测器经历了由传统的PIN光电探测器到波导探测器的发展历程。

常规的波导探测器中，光的吸收层置于波导顶部，光从波导端面入射，使得光在波导中传播的同时耦合到吸收层被吸收。由于光入射的方向和漂移电场方向垂直，所以吸收层可以做到很薄的厚度，使得载流子漂移速度加快，从而消除了PIN垂直表面型探测器响应速率和响应度之间的矛盾。但是这样的波导型探测器并不能在大功率方面取得突破，因为光电流沿波导分布不均，呈指数衰减，从而使得波导前端光电流很强，到了波导后端光电流变弱。由于光电流的饱和会引发相关的非线性问题，如果一味地增加入射光电流则会导致信号出现严重失真，探测器甚至可能会因为过热而被烧毁。同时，在波导型探测器的实际应用中，光纤在波导端面有较大的耦合损耗，且波导端面较小，很难实现光斑和波导的对准耦合，并且普通单模光纤的芯径相较波导端面要大很多，从而需要透镜将光聚焦到波导端面，而透镜的使用又会带来波导端面过热烧毁的风险，所以需要兼顾光的耦合和光电流的饱和现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种波导探测器及其制备方法，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种波导探测器，包括衬底，于所述衬底上依次设有波导层和吸收层，所述波导层沿光传播的方向延伸；所述波导层的光入射端处设有用于将光聚集到所述波导层中的聚焦结构。

进一步，所述聚焦结构为凸透镜，且所述凸透镜呈类半球形结构，所述类半球形结构的端面位于所述衬底上方且至少遮挡部分所述波导层的光入射端，且所述类半球形结构可贴合所述波导层的光入射端的平面。

进一步，所述吸收层也沿光传播的方向延伸，且所述吸收层至少靠近其光入射端的部分沿其延伸方向为渐扩结构。

进一步，沿所述衬底至所述吸收层的方向，所述衬底和所述波导层之间具有覆盖层。

进一步，所述覆盖层的厚度控制在0.1～10μm之间。

本发明实施例提供另一种技术方案：一种波导探测器的制备方法，包括如下步骤：

S1，在衬底上依次制作波导层和吸收层，其中波导层沿着光传播的方向延伸；

S2，制作完成后在波导层的光入射端处安置聚焦结构，所述聚焦结构能够将入射来的光聚集然后送至波导层中，进而使得光的耦合效率得到提高。

进一步，在所述S2步骤中，所述聚焦结构为呈类半球形结构的凸透镜，所述类半球形结构采用光刻胶热熔法加上固化工艺制作而成。