專利名稱：集成光電二極管的微波探針測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種將超高速光信號(hào)轉(zhuǎn)換為超高速電信號(hào)的裝置，尤其是一種用于光纖通信系統(tǒng)中接收機(jī)前端集成電路測(cè)試的微波探針測(cè)試裝置，主要應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng)中，屬于光纖通信設(shè)備制造的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光纖通信是目前最主要的信息傳輸技術(shù)。在“信息高速公路”的概念被提出以后，光纖通信技術(shù)在加大容量和延長(zhǎng)通信距離方面取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。目前時(shí)分復(fù)用(TDM)商用系統(tǒng)已從45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年時(shí)間里增加了2000倍，比同期微電子技術(shù)的集成度增加速度還快得多；全球?qū)嶋H敷設(shè)的光波復(fù)用(WDM)系統(tǒng)已超過(guò)3000個(gè)，而實(shí)用化系統(tǒng)的最大容量已達(dá)320Gbps(2*16*10Gbps)，美國(guó)朗訊公司已宣布將推出80個(gè)波長(zhǎng)的WDM系統(tǒng)，其總?cè)萘靠蛇_(dá)200Gbps(80*2.5Gbps)或400Gbps(40*10Gbps)。實(shí)驗(yàn)室的最高水平則已達(dá)到2.6Tbps(13*20Gbps)。但是當(dāng)傳輸速率提高到千兆赫茲之后，接收機(jī)前端集成電路的測(cè)試遇到如下困難光電二極管是光子流到電(子)流的轉(zhuǎn)換器件，是高阻器件；因而，接收機(jī)前端集成電路實(shí)際上就是一個(gè)電流到電壓的轉(zhuǎn)換和放大電路，即所謂的跨阻放大器，有一個(gè)確定的輸入阻抗；當(dāng)光電二極管直接與跨阻放大器連接時(shí)，雖然存在著阻抗失配而導(dǎo)致的增益下降問(wèn)題，卻不存在波反射問(wèn)題；但采用目前的在芯片(on-chip)測(cè)試方案，光電二極管與接收機(jī)前端集成電路焊盤(pán)之間至少要通過(guò)從微波探頭的探針到SMA接頭的一段數(shù)厘米長(zhǎng)阻抗為50Ω的傳輸線，因而，會(huì)由于阻抗失配產(chǎn)生波的來(lái)回反射，導(dǎo)致電路無(wú)法精確測(cè)試。所以，我們需要一種裝置來(lái)減小光電轉(zhuǎn)換器件到光接收機(jī)電路的電氣距離，從而減少波的反射，實(shí)現(xiàn)接收機(jī)前端集成電路的精確測(cè)試。目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有這樣的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的在于解決以上論述中的不足而提供一種集成光電二極管的微波探針測(cè)試裝置，從而在接收機(jī)前端集成電路的測(cè)試中，得到精確的測(cè)試結(jié)果。
技術(shù)方案本發(fā)明的目的通過(guò)如下措施來(lái)達(dá)到集成光電二極管的微波探針測(cè)試裝置由探針體、光電轉(zhuǎn)換器所組成，在探針體的上表面設(shè)有光纖連接器、電連接器，光纖連接器的下端通過(guò)光纖和其保護(hù)管與光電轉(zhuǎn)換器中金屬腔體側(cè)面的光信號(hào)輸入端相接，電連接器通過(guò)偏置電壓導(dǎo)線和金屬管與光電轉(zhuǎn)換器中金屬腔體的偏置電壓輸入端相接，光電轉(zhuǎn)換器中金屬腔體的信號(hào)電流輸出端通過(guò)微型傳輸線與探針頭相接。
光電轉(zhuǎn)換器的外面為金屬腔體，在該金屬腔體的中間設(shè)有底座，在該底座上固定有光電二極管，光纖對(duì)準(zhǔn)光電二極管的受光面；在該金屬腔體的電流輸出端設(shè)有一個(gè)左環(huán)形隔板，微型傳輸線設(shè)計(jì)成微型同軸傳輸線，其內(nèi)軸的內(nèi)端通過(guò)信號(hào)連接線與光電二極管的電流輸出端相接，內(nèi)軸穿過(guò)左環(huán)形隔板與探針頭相接；在該金屬腔體的偏置電壓輸入端設(shè)有一個(gè)右環(huán)形隔板，偏置電壓導(dǎo)線的外端與電連接器相接，偏置電壓導(dǎo)線的內(nèi)端通過(guò)偏置電壓連接線與光電二極管的電壓偏置端，高頻旁路電容位于光電二極管旁，連接在光電二極管的電壓偏置端與金屬腔體之間。微型傳輸線設(shè)計(jì)為微型同軸傳輸線、微型共面波導(dǎo)傳輸線等類(lèi)型的傳輸線。
有益效果傳統(tǒng)的光通信芯片的測(cè)試方法是，光信號(hào)通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后通過(guò)SMA連接器和傳輸線傳輸?shù)叫酒?。采用本裝置就可以去掉高頻電信號(hào)傳輸鏈路中的SMA連接器，并且極大地縮短同軸傳輸線的長(zhǎng)度，使得從光電二極管輸出的電信號(hào)僅僅通過(guò)探針頭施加到芯片焊盤(pán)，從而大幅度降低測(cè)試環(huán)境對(duì)測(cè)試結(jié)果造成的影響。此外，本裝置因?yàn)楣怆姸O管嵌入到微波探針中這個(gè)固有的特點(diǎn)，也就使得測(cè)試過(guò)程更加簡(jiǎn)便。


圖1是集成光電二極管的微波探針測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是光電轉(zhuǎn)換器6及其連接部分的剖視圖。
圖3是光電二極管20連接關(guān)系的電路原理圖。
以上的圖中有探針體1、金屬管2、探針頭3、光纖連接器4、電連接器5、光電轉(zhuǎn)換器6、保護(hù)管7、光纖8、微型同軸傳輸線9、螺栓孔10、11、微型同軸傳輸線內(nèi)軸12、左環(huán)形隔板13、偏置電壓導(dǎo)線14、右環(huán)形隔板15、高頻旁路電容16、17、信號(hào)連接線18、偏置電壓連接線19、光電二極管20、底座21、金屬腔體22、電流輸出端P、電壓偏置端N、信號(hào)電流輸出端Iout、偏置電壓輸入端Vbias、光信號(hào)輸入端Light in。
具體實(shí)施例方式
本裝置以目前通用的微波探針裝置，比如美國(guó)Cascade Microtech公司或GGB公司的微波探針為基礎(chǔ)，在其上加裝一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器6、一個(gè)光纖連接器4、一段光纖8，并將其原有的從探針頭到微波連接器之間的微波傳輸線改為一段連接探針頭3和金屬腔體22電流輸出端Iout的微波傳輸線以及一段連接金屬腔體22偏置電壓輸入端Vbias和電連接器5的導(dǎo)線。
具體實(shí)施方式
如下該裝置由探針體1、光電轉(zhuǎn)換器6所組成，在探針體1的上表面設(shè)有光纖連接器4、電連接器5，光纖連接器4的下端通過(guò)光纖8和其保護(hù)管7與光電轉(zhuǎn)換器6中金屬腔體22側(cè)面的光信號(hào)輸入端Light in相接，電連接器5通過(guò)偏置電壓導(dǎo)線14和金屬管2與光電轉(zhuǎn)換器6中金屬腔體22的偏置電壓輸入端Vbias相接，光電轉(zhuǎn)換器6中金屬腔體22的信號(hào)電流輸出端Iout通過(guò)微型傳輸線與探針頭3相接。
光電轉(zhuǎn)換器6的外面為金屬腔體22，在該金屬腔體22的中間設(shè)有底座21，在該底座21上固定有光電二極管20，光纖8對(duì)準(zhǔn)光電二極管20的受光面；在該金屬腔體22的電流輸出端設(shè)有一個(gè)左環(huán)形隔板13，微型傳輸線設(shè)計(jì)成微型同軸傳輸線9，其內(nèi)軸12的內(nèi)端通過(guò)信號(hào)連接線18與光電二極管20的電流輸出端P相接，內(nèi)軸12穿過(guò)左環(huán)形隔板13與探針頭3相接；在該金屬腔體22的偏置電壓輸入端設(shè)有一個(gè)右環(huán)形隔板15，偏置電壓導(dǎo)線14的外端與電連接器5相接，偏置電壓導(dǎo)線(14)的內(nèi)端通過(guò)偏置電壓連接線19與光電二極管20的電壓偏置端N，高頻旁路電容16、17位于光電二極管20旁，連接在光電二極管20的電壓偏置端與金屬腔體22之間。
微型傳輸線設(shè)計(jì)為微型同軸傳輸線9、微型共面波導(dǎo)傳輸線類(lèi)型的傳輸線。
制造的步驟為①裝配光電轉(zhuǎn)換器6將p-i-n光電二極管20和高頻濾波電容16、17固定在陶瓷底座21上，高頻濾波電容16、17的電容值分別為10nF和220pF。然后將底座21和陶瓷左環(huán)形隔板13、陶瓷右環(huán)形隔板15固定在圓筒狀金屬腔體22中。信號(hào)連接線18一端接光電二極管20的電流輸出端P，另一端從左環(huán)形隔板13的孔中引出；偏置電壓連接線19的一端接光電二極管20的電壓偏置端N，另一端從右環(huán)形隔板15的孔中引出。
②連接光電轉(zhuǎn)換器6和本裝置中的其它部分。用50Ω微型同軸傳輸線9連接探針頭3和光電轉(zhuǎn)換器6的信號(hào)電流輸出端Iout，也就是微型同軸傳輸線9的殼與圓筒狀金屬腔體22相連，微型同軸傳輸線內(nèi)軸12與從左環(huán)形隔板13中引出的信號(hào)連接線18相連。電連接器5采用SMA連接器。偏置電壓導(dǎo)線14一端接該SMA連接器，另一端與從右環(huán)形隔板15中引出的偏置電壓連接線19相連。將FC型(即圓柱套筒型)光纖連接器4做在探針體1的表面上。采用一段G.655.A光纖，一端接FC型光纖連接器4，另一端接光電轉(zhuǎn)換器6的光信號(hào)輸入端Light in。
測(cè)試過(guò)程中，只要用螺栓把本測(cè)試裝置固定在通用的探針臺(tái)上，在電連接器5上加光電二極管20偏置電壓，在光纖連接器4上加光信號(hào)，便可以對(duì)光通信芯片進(jìn)行測(cè)試，非常方便。
在實(shí)際應(yīng)用中，光電二極管20可以采用p-i-n光電二極管、雪崩光電二極管和金屬-半導(dǎo)體-金屬光電二極管，光纖8可以采用單?；蛘叨嗄９饫w，底座21、左環(huán)形隔板13、右環(huán)形隔板15都采用絕緣材料。電連接器5一般采用直流連接器，但減少外界對(duì)光電二極管20的偏置電壓的干擾，也可采用SMA/SMB等類(lèi)型的微波連接器。
權(quán)利要求
1.一種集成光電二極管的微波探針測(cè)試裝置，其特征是該裝置由探針體(1)、光電轉(zhuǎn)換器(6)所組成，在探針體(1)的上表面設(shè)有光纖連接器(4)、電連接器(5)，光纖連接器(4)的下端通過(guò)光纖(8)和其保護(hù)管(7)與光電轉(zhuǎn)換器(6)中金屬腔體(22)側(cè)面的光信號(hào)輸入端(Light in)相接，電連接器(5)通過(guò)偏置電壓導(dǎo)線(14)和金屬管(2)與光電轉(zhuǎn)換器(6)中金屬腔體(22)的偏置電壓輸入端(Vbias)相接，光電轉(zhuǎn)換器(6)中金屬腔體(22)的信號(hào)電流輸出端(Iout)通過(guò)微型傳輸線與探針頭(3)相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成光電二極管的微波探針測(cè)試裝置，其特征是光電轉(zhuǎn)換器(6)的外面為金屬腔體(22)，在該金屬腔體(22)的中間設(shè)有底座(21)，在該底座(21)上固定有光電二極管(20)，光纖(8)對(duì)準(zhǔn)光電二極管(20)的受光面；在該金屬腔體(22)的電流輸出端設(shè)有一個(gè)左環(huán)形隔板(13)，微型傳輸線設(shè)計(jì)成微型同軸傳輸線(9)，其內(nèi)軸(12)的內(nèi)端通過(guò)信號(hào)連接線(18)與光電二極管(20)的電流輸出端(P)相接，內(nèi)軸(12)穿過(guò)左環(huán)形隔板(13)與探針頭(3)相接；在該金屬腔體(22)的偏置電壓輸入端設(shè)有一個(gè)右環(huán)形隔板(15)，偏置電壓導(dǎo)線(14)的外端與電連接器(5)相接，偏置電壓導(dǎo)線(14)的內(nèi)端通過(guò)偏置電壓連接線(19)與光電二極管(20)的電壓偏置端(N)，高頻旁路電容(16、17)位于光電二極管(20)旁，連接在光電二極管(20)的電壓偏置端與金屬腔體(22)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成光電二極管的微波探針測(cè)試裝置，其特征是微型傳輸線設(shè)計(jì)為微型同軸傳輸線(9)、微型共面波導(dǎo)傳輸線類(lèi)型的傳輸線。
全文摘要
集成光電二極管的微波探針測(cè)試裝置是一種用于光纖通信系統(tǒng)中接收機(jī)前端集成電路測(cè)試的微波探針測(cè)試裝置，該裝置由探針體(1)、光電轉(zhuǎn)換器(6)所組成，在探針體(1)的上表面設(shè)有光纖連接器(4)、電連接器(5)，光纖連接器(4)的下端通過(guò)光纖(8)和其保護(hù)管(7)與光電轉(zhuǎn)換器(6)中金屬腔體(22)側(cè)面的光信號(hào)輸入端(Light in)相接，電連接器(5)通過(guò)偏置電壓導(dǎo)線(14)和金屬管(2)與光電轉(zhuǎn)換器(6)中金屬腔體(22)的偏置電壓輸入端(Vbias)相接，光電轉(zhuǎn)換器(6)中金屬腔體(22)的信號(hào)電流輸出端(Iout)通過(guò)微型傳輸線與探針頭(3)相接。采用本裝置操作簡(jiǎn)便，極大的縮短從光探測(cè)器輸出端到芯片焊盤(pán)的電氣距離得到可靠的測(cè)試效果。
文檔編號(hào)H04B10/08GK1645769SQ20051003821
公開(kāi)日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2005年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月24日
發(fā)明者王志功, 韓鵬 申請(qǐng)人:東南大學(xué)