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DE10257187A1 - Schaltungsanordnung und Verfahren zur Verbesserung der Leistung eines lichtemittierenden Elements - Google Patents

Schaltungsanordnung und Verfahren zur Verbesserung der Leistung eines lichtemittierenden Elements

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Publication number
DE10257187A1
DE10257187A1 DE10257187A DE10257187A DE10257187A1 DE 10257187 A1 DE10257187 A1 DE 10257187A1 DE 10257187 A DE10257187 A DE 10257187A DE 10257187 A DE10257187 A DE 10257187A DE 10257187 A1 DE10257187 A1 DE 10257187A1
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DE
Germany
Prior art keywords
light
impedance
emitting component
adjusting
emitting element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE10257187A
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English (en)
Inventor
Steven D Roach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linear Technology LLC
Original Assignee
Linear Technology LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linear Technology LLC filed Critical Linear Technology LLC
Publication of DE10257187A1 publication Critical patent/DE10257187A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Abstract

Lichtemittierende Elemente mit vorgewählten oder justierbaren Impedanzcharakteristika werden bereitgestellt. Ausführungsformen, die eine vorgewählte Impedanzcharakteristik verwenden, haben bedeutende Leistungsvorteile im Vergleich zum Stand der Technik. Ausführungsformen mit einem justierbaren Widerstand können die Impedanz ändern, die dem lichtemittierenden Bauelement zugeordnet ist, so daß es einen im wesentlichen kostanten Ohmschen oder Blindwiderstand hat, der bestimmte Leistungsattribute verbessert. Diese Lösung erfordert praktisch keine externen Kompensationsbauelemente mehr, und für die Treiberschaltung ist keine Impedanzanpassung und Schaltungsspezialisierung mehr nötig.

Description

  • Die Erfindung betrifft lichtemittierende Elemente und insbesondere die Verbesserung der Leistungscharakteristik von lichtemittierenden Elementen.
  • Lichtemittierende Elemente, z. B. lichtemittierende Dioden (LEDs), Laserdioden und oberflächenemittierende Laser (VCSELs) werden heute in vielen verschiedenen elektronischen Anwendungen verwendet. Allgemeine Beispiele für Erzeugnisse, die lichtemittierende Elemente verwenden, sind u. a. DVD-Abspielgeräte und optische Hochgeschwindigkeitsübertragungssysteme. Häufig setzt die Rolle von lichtemittierenden Elementen die Erzeugung von Lichtimpulsen zur Datenerfassung oder -übertragung voraus. Um diese Leistung zu erbringen, wird normalerweise eine Treiberschaltungsanordnung verwendet, um das entsprechende elektrische Differential über dem lichtemittierenden Element bereitzustellen, um digitale optische Signale zu erzeugen.
  • Gegenwärtig werden viele lichtemittierenden Elemente mit verschiedenen Impedanzwerten hergestellt. Ein VCSEL beispielweise hat normalerweise einen Widerstandswert, der zwischen etwa 17 und 50 Ω schwankt. Diese Schwankung bringt wegen der möglichen Impedanzfehlanpassung, die zwischen dem Ausgang der Treiberschaltungsanordnung und dem Eingang des VCSEL entsteht, Probleme für die Treiberschaltungsanordnung mit sich. An erster Stelle bei diesen Problemen stehen die Signalreflexionen, die entlang der Übertragungsleitung zwischen der Treiberschaltung und dem VCSEL auftreten und die die Signalqualität reduzieren und die Reaktionszeit begrenzen.
  • Gegenwärtig wird dieses Problem angegangen durch Verstellung der Betriebscharakteristik der Treiberschaltungsanordnung. Eine beliebte Lösung ist beispielsweise u. a. die Hinzufügung von externen Abschlußkomponenten, die reflektierte Energie absorbieren. Diese Lösung ist nicht optimal, da sie voraussetzt, daß Systemhersteller die Impedanz jedes lichtemittierenden Elements einzeln bestimmen und die geeigneten Kompensationskomponenten mit der Treiberschaltungsanordnung koppeln. Andere beliebte Lösungen sind u. a. die Verwendung von Präzisionstreibermodulen, die sich auf eine Impedanzfehlanpassung einstellen können, ohne bedeutende Leistung zu verlieren. Solche Systeme opfern jedoch unvermeidlich bestimmten Umfang an Bandbreite und Frequenzverhalten.
  • Aufgrund dieser Tatsachen wäre es also erwünscht, Schaltungen und Verfahren bereitzustellen, die die Impedanzschwankungen reduzieren oder minimieren, die mit lichtemittierenden Elementen verbunden sind.
  • Es wäre auch erwünscht, Schaltungen und Verfahren bereitzustellen, die eine Justierung der Übertragungsfunktion ermöglichen, die mit lichtemittierenden Elementen verbunden ist, um bestimmte Leistungsattribute zu verbessern oder zu optimieren.
  • Angesichts dieser Tatsachen ist es also eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Schaltungen und Verfahren bereitzustellen, die die Impedanzschwankungen, die mit lichtemittierenden Elementen verbunden sind, reduzieren oder minimieren.
  • Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, Schaltungen und Verfahren bereitzustellen, die eine Justierung der Übertragungsfunktion ermöglichen, die mit lichtemittierenden Elementen verbunden ist, um bestimmte Leistungsattribute zu verbessern oder zu optimieren.
  • Diese und weitere Aufgaben werden entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung gelöst, indem lichtemittierende Elemente mit einer zusätzlichen Schaltungsanordnung bereitgestellt werden. Die zusätzliche Schaltungsanordnung kann eine vorgewählte oder einstellbare Impedanzcharakteristik haben. Ausführungsformen, die eine vorgewählte Impedanzcharakteristik verwenden, haben bedeutende Leistungsvorteile im Vergleich zum Stand der Technik. Ausführungsformen mit einer regelbaren Impedanz können die Impedanz ändern, der mit der lichtemittierenden Komponente verbunden ist, so daß diese einen im wesentlichen konstanten Ohmschen oder Blindwiderstand hat, der bestimmte Leistungsattribute verbessert. Diese Lösung erfordert praktisch keine externen Kompensationsbauelemente mehr, und für die Treiberschaltung ist keine Impedanzanpassung und Schaltungsspezialisierung mehr nötig.
  • Die oben beschriebenen und weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden bei der Lektüre der nachstehenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen. Dabei zeigen:
  • Fig. 1A eine illustrative physische Anordnung eines lichtemittierenden Bauelements, das erfindungsgemäß aufgebaut ist;
  • Fig. 1B eine schematische Darstellung einer zusätzlichen Schaltungsanordnung, die in der lichtemittierenden Komponente in Fig. 1 enthalten sein kann;
  • Fig. 2 eine schematische Darstellung der in Fig. 1 gezeigt physischen Anordnung;
  • Fig. 3 eine erläuternde physische Anordnung eines weiteren lichtemittierenden Bauelements, das erfindungsgemäß aufgebaut ist;
  • Fig. 4 eine schematische Darstellung der Ersatzschaltung, die der in Fig. 3 gezeigten physischen Anordnung zugeordnet ist;
  • Fig. 5 eine schematische Darstellung eines lichtemittierenden Bauelements, das erfindungsgemäß aufgebaut ist und das über eine Übertragungsleitung mit einer Treiberschaltungsanordnung gekoppelt ist.
  • Fig. 1 ist eine erläuternde physische Anordnung eines lichtemittierenden Bauelements 100, die erfindungsgemäß aufgebaut ist. Das Bauelement 100 kann eine Bondkontaktstelle 110, einen regelbaren Widerstand 120 und ein lichtemittierendes Element 130 aufweisen. Obwohl das Bauelement 100 als "Chip-on- Board"-(Chipdirektmontage-)Gehäuse dargestellt ist, können bei Bedarf auch alle anderen geeigneten Gehäusetypen, z. B. ein Dual-Inline-(Doppelreihenanschluß-)Gehäuse (DIP) und ein "Becher"-Gehäuse, verwendet werden.
  • Das lichtemittierende Element 130 kann jedes Schaltungselement sein, das zur Erzeugung von Lichtimpulsen geeignet ist, z. B. eine LED, eine Laserdiode, ein VCSEL usw. Der regelbare Widerstand 120 kann aus jedem Material hergestellt sein, das zur Bildung von Ohmschen Widerstandselementen auf einem Substrat geeignet ist, z. B. ein Metallwiderstand, der aus dem gleichen Material wie die Bondkontaktstelle 110 gebildet ist, oder ein Dünnfilm- oder Dickfilmwiderstand.
  • Im Betrieb ist die Treiberschaltungsanordnung (nicht dargestellt) mit dem lichtemittierenden Element 130 über die Bondkontaktstelle 110, den regelbaren Widerstand 120 und Signalwege 115 und 125 gekoppelt. Die Signale von der Treiberschaltungsanordnung laufen über den Widerstand 120 und in das lichtemittierende Element 130 und schalten dieses ein und aus, um Lichtimpulse zu erzeugen. Eine schematische Darstellung des Bauelements 100 ist in Fig. 2 gezeigt.
  • Der Zweck des regelbaren Widerstands 120 besteht darin, die Widerstandsschwankungen, die mit dem lichtemittierenden Element 130 verbunden sind, zu normalisieren, so daß die Ersatzeingangsimpedanz des lichtemittierenden Bauelements 100 ein im wesentlichen konstanter vorbestimmter Wert ist. Wenn beispielsweise ein gegebenes lichtemittierendes Element eine Impedanz von 29 Ω hat und ein anderes lichtemittierendes Element, das in dem gleichen Prozeß hergestellt ist, eine Impedanz von 34 Ω hat, können die Widerstände 120 auf 21 bzw. 26 Ω justiert werden, so daß beide Bauelemente eine Eingangsimpedanz von 50 Ω haben. Diese Konfiguration ermöglicht es, daß Schaltungshersteller lichtemittierende Bauelemente mit einer vorbestimmten, im wesentlichen konstanten Impedanz herstellen können und somit Kompensationskomponenten und andere spezialisierte Schaltungstreiber praktisch nicht mehr notwendig sind.
  • Die Bestimmung des richtigen Wertes für den regelbaren Widerstand 120 kann auf verschiedene Weise erfolgen. Ein Verfahren besteht u. a. darin, das Bauelement 100 herzustellen und den Widerstand des lichtemittierenden Elements 130 zu messen. Als nächstes wird der Wert des Widerstands 120 justiert (z. B. abgestimmt), so daß die Gesamtimpedanz des Bauelements 100, von der Bondkontaktstelle 110 aus gesehen, auf einen Sollwert festgelegt ist (z. B. 50 Ω).
  • Eine andere Möglichkeit der Justierung des Widerstands 120 besteht u. a. darin, den Widerstand des Bauelements 100 von der Bondkontaktstelle 110 aus zu messen und den Widerstand 120 zu justieren, bis die Gesamtimpedanz des Bauelements 100, von der Bondkontaktstelle 110 aus gesehen, den Sollwert erreicht.
  • In bestimmten Fällen kann es erwünscht sein, den Wert des Widerstands 120 zu justieren, während das optische Verhalten des Bauelements 100 beobachtet wird. Dies kann erfolgen, um ein bestimmtes optisches Verhalten des Bauelements 100 unabhängig von der Eingangsimpedanz zu erreichen (z. B. eine "Augenöffnung" zu optimieren).
  • In einer alternativen Ausführungsform des Bauelements 100 kann der Widerstand 120 mit einem festen nominalen Wert hergestellt werden, der Schwankungen unterliegt, die mit der Widerstandsherstellung verbunden sind (z. B. etwa innerhalb von ± 20% des beabsichtigten Wertes). In diesem Fall wird der Widerstand 120 nicht justiert, und seine Funktion besteht lediglich darin, die Gesamtimpedanz der lichtemittierenden Komponente 100 auf einen Wert zu bringen, der mehr erwünscht ist. Wir nehmen beispielsweise an, daß die mittlere Impedanz einer bestimmten Gruppe von lichtemittierenden Elementen 110 bekannt ist und 31,6 Ω beträgt und in allen Fällen zwischen 20 und 50 Ω liegt. In einer im Normalfall auftretenden Übertragungsleitungsumgebung von 50 Ω wäre ein lichtemittierendes Bauelement bei einem Mindestwert von 20 Ω mit Reflexionen von 43% behaftet. Wenn man dies bedenkt, kann ein Hersteller einen Widerstand 120 so konstruieren, daß sein nominaler Wert auch 18,4 Ω beträgt, vorbehaltlich der Herstellungstoleranzen, so daß die endgültige Impedanz des Bauelements 100 etwa 50 Ω beträgt. Mit dieser Anordnung wäre die im schlimmsten Fall auftretende Reflexion um einen Faktor 2 oder bis auf etwa 23% reduziert.
  • Man wird daher anerkennen, daß die Impedanz des Bauelements 100 auf einen von zahlreichen Werten festgelegt werden kann, wie beispielsweise durch Kundenwunsch vorgegeben. In den meisten Fällen ist die einzige Beschränkung für dieses Merkmal die Mindestimpedanz des lichtemittierenden Elements 130. Daher kann die äquivalente Impedanz des lichtemittierenden Bauelements 100 bei Bedarf auf Werte erhöht werden, die deutlich größer sind als der ursprüngliche Impedanzwert des lichtemittierenden Elements 100.
  • Ferner kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung eine "Schablonenversion" des Bauelements 100 mit wenig oder gar keiner Justierung des Widerstands 120 versehen sein. In diesem Fall kann ein Anwender, z. B. ein Bauelementehersteller, den Widerstand 120 justieren, um spezifische Anforderungen zu erfüllen. Beispielweise kann die Schablonenversion des Bauelements 100 mit einer spezifischen Treiberschaltung gekoppelt sein. Als nächstes kann der Widerstand 120 so justiert werden, daß er eine im wesentlichen perfekte Widerstandsanpassung zwischen der Treiberschaltung und des Bauelements 100 erreicht, um die Systemleistung zu optimieren. Diese Art von "kundenspezifischer Anpassung des Bauelements" macht das Bauelement 100 für eine Verwendung in vielen verschiedenen Hochleistungsanwendungen geeignet, z. B. in Anwendungen, die Codierschemen mit hohen Gemeinkosten zur Folge haben oder die schnelle Datenübertragungsraten mit eingeschränkter Fehlertoleranz erfordern.
  • Es ist verständlich, daß der Widerstand 120 in verschiedenen Stadien der Herstellung des Bauelements 100 justiert werden kann, einschließlich der Justierung des Enderzeugnisses. Beispielweise kann der Widerstand 120 im Waferstadium, während des Aufbaus der optischen Unterbaugruppe (z. B. wenn der optische Verbinder angebracht und mit dem Element 130 ausgerichtet wird), während der Modulmontage (z. B. der Hinzufügung der Treiberschaltungsanordnung und der Bauelementkapselung) oder vom Endanwender justiert werden.
  • Außerdem können dem lichtemittierenden Bauelement 100 zusätzliche Netzwerkbauelemente hinzugefügt werden, um die Stromschwelle (d. h. die Stärke eines Ansteuerungssignals, die erforderlich ist, um einen minimalen Soll-Lichtpegel zu erzeugen) und die Effizienz der Steilheit (d. h. das Anstiegsverhalten des optischen Ausgangssignals des Elements 110 im Vergleich zum Ansteuerungssignal, wenn das Ansteuerungssignal über dem Schwellwert liegt) des lichtemittierenden Elements 130 zu justieren.
  • Beispielweise können, wie in Fig. 1B gezeigt, dem Bauelement 100 bei Bedarf regelbare Widerstände 121 und 122 und ein lichtemittierendes Element 131 hinzugefügt werden. Bei dieser Ausführungsform wirkt das lichtemittierende Element als Spannungsklemme, um das lichtemittierende Element 130 vorzuspannen. Die optische Ausgangsleistung, die vom Element 131 erzeugt wird, wird nicht unbedingt gebraucht. Der Widerstand 121 kann so justiert werden, daß ein Teil des angelegten Ansteuerungssignals vom Element 130 weg und in das Element 131 geleitet wird, wodurch die optische Ausgangsleistung des Elements 130 reduziert wird. Bei dieser Möglichkeit kann der Wert des Widerstands 121 schwanken, so daß die optische Ausgangsleistung des Elements 130 bei einem gegebenen Wert des Ansteuerungsstroms einen vorbestimmten Pegel erreicht. Dies ermöglicht die Wahl von vorher definierten und im wesentlichen konstanten elektrisch/optischen Umwandlungsparametern für das Bauelement 100 trotz der großen Schwankungen in der Effizienz, die normalerweise mit dem Element 130 verbunden sind.
  • Außerdem kann die Stromschwelle, bei der das lichtemittierende Element 130 Licht emittiert, auf einen vorbestimmten Wert festgelegt werden, indem der regelbare Widerstand 122 entsprechend justiert wird.
  • Man wird anerkennen, daß die Merkmale der Erfindung, die in Fig. 1A und 1B gezeigt sind, in Abhängigkeit von der gewünschten Funktionalität getrennt, gemeinsam oder in verschiedenen Kombinationen verwendet werden können. Beispielsweise kann das Bauelement 100 so aufgebaut sein, daß es nur das lichtemittierende Element 130 und den regelbaren Widerstand 122 aufweist. In dieser Ausführungsform würde das Bauelement 100 zwar eine vorher eingestellte Stromschwelle, aber weder eine vorher eingestellte Eingangsimpedanz noch eine normierte Effizienz der elektrisch/optischen Umwandlung aufweisen. Alle Kombinationen und Permutationen dieser Merkmale gelten als im Schutzbereich der Erfindung liegend.
  • Fig. 3 ist eine erläuternde physische Anordnung des lichtemittierenden Bauelements 200, das erfindungsgemäß aufgebaut ist. Das Bauelement 200 gleicht dem Bauelement 100 und weist ferner einen regelbaren Kondensator 140 und eine regelbare Drosselspule 150 auf. Obwohl das Bauelement 200 als Bauelement für "Chip-on-Board"-Gehäuse dargestellt ist, können bei Bedarf alle anderen geeigneten Gehäusetypen verwendet werden, z. B. Dual-Inline-Gehäuse (DIPs) und "Becher"-Gehäuse. Das Bauelement 200 kann einige oder alle Schaltungselemente verwenden, die in Fig. 1B gezeigt sind.
  • Der primäre Zweck des regelbaren Kondensators 140 und der regelbaren Drosselspule 150 besteht darin, Schwankungen der Übertragungsfunktion zu ermöglichen, die mit dem lichtemittierenden Bauelement 200 verbunden sind. Bei dieser Anordnung können Schaltungshersteller lichtemittierende Bauelemente mit spezialisierten Übertragungsfunktionen erzeugen, die bestimmte Leistungscharakteristika verbessern oder optimieren. Beispielweise kann durch Justierung der Werte einiger oder aller Schaltungselemente im Bauelement 200 eine im wesentlichen charakteristische Ohmsche Impedanz erreicht werden (z. B. durch "Abstimmen" oder Kompensieren der Gehäuse- und Kopplungsreaktanz).
  • Die Anordnung in Fig. 3 kann auch verwendet werden, um Übertragungsfunktionen zu erzeugen, die andere Leistungscharakteristika verbessern oder optimieren, z. B. das Hochfreguenzverhalten, das Zeitbereichsverhalten, die Übergangszeit, die Beruhigungszeit, die Bandbreite, das Impulszittern usw. Eine solche Optimierung kann die Justierung einiger oder aller Schaltungselemente im Bauelement 200 einschließen, um die Form eines optischen Impulses zu ändern, der vom Element 130 erzeugt wird, um mit einer bestimmten "Maske" übereinzustimmen oder um einen bestimmten Kommunikationsstandard (z. B. SONST) zu erfüllen.
  • In einer alternativen Ausführungsform des Bauelements 200 können der Kondensator 140 und die Drosselspule 150 mit einem festen nominalen Wert hergestellt werden, der Schwankungen unterliegt, die mit der Bauelementherstellung verbunden sind (z. B. innerhalb von etwa ± 20% des Sollwertes). In diesem Fall werden diese Bauelemente nicht justiert, und ihre Funktion besteht lediglich darin, einen oder mehrere der oben genannten Leistungscharakteristika des Bauelements 200 zu verbessern.
  • Fig. 4 zeigt eine Ersatzschaltung der in Fig. 3 gezeigten physischen Anordnung. In Fig. 4 stellt die Drosselspule 180 die Induktivität dar, die einem Bonddraht zugeordnet ist, der die Verbindung zur Bondkontaktstelle 110 (nicht dargestellt) bildet, und der Kondensator 170 stellt die Kapazität dar, die der Bondkontaktstelle 110 zugeordnet ist. Das lichtemittierende Element 130 ist schematisch als Laserdiode dargestellt.
  • Fig. 5 zeigt eine Treiberschaltung 210, die über eine Übertragungsleitung 220 mit dem lichtemittierenden Bauelement 200 gekoppelt ist. In dieser Ausführungsform kann der Wert des Widerstands 120 so justiert werden, daß er den Widerstand des lichtemittierenden Elements 130 auf einen Wert normiert, der den Wellenwiderstand der Übertragungsleitung 220 so anpaßt, damit die Leitung einwandfrei abgeschlossen wird. Die Werte des regelbaren Kondensators 140 und der regelbaren Drosselspule 150 können so festgelegt werden, daß Übergangswerte, die dem Gehäusewiderstand zugeordnet sind, kompensiert werden. In weiteren Ausführungsformen kann die Treiberschaltung 210 direkt mit dem Bauelement 200 gekoppelt sein, und zwar unter Verwendung von "chip-to-chip wire bonding" (Bondverbindungen von Chip zu Chip) ohne dazwischenliegende Übertragungsleitung (nicht dargestellt). In diesem Fall kann der Wert der Bonddrahtinduktivität 180 etwas größer sein als der, der der Anordnung in Fig. 5 zugeordnet ist.
  • Man wird anerkennen, daß in vielen Fällen die Schaltungselemente 120, 140 und 150 in lichtemittierenden Bauelementen 100 und 200 angeordnet sind, ohne von normalen Herstellungstechniken abzuweichen. Beispielweise können Drosselspulen, Kondensatoren und Widerstände alle aus dem Metall ausgebildet sein, das zur Herstellung von Bondkontaktstellen und Leiterbahnen verwendet wird.
  • Eine spiralförmige Drosselspule beispielweise mit einem Wert von annähernd 1,2 nH kann ausgebildet werden, indem drei konzentrische Metallspiralen mit einem äußeren Durchmesser von etwa 100 µm unter Verwendung eines 5 µm breiten Metalls hergestellt werden, das etwa 1 µm beabstandet ist. Diese spezifische Implementierung hat lediglich Beispielcharakter, und es sind viele andere Drosselspulenkonfigurationen möglich. Der Induktivitätswert kann nach Bedarf erhöht oder verringert werden, indem der Durchmesser der Spirale, die Breite des Metalls und der Abstand zwischen den Abschnitten des Metalls, die zur Ausbildung der Drosselspule verwendet wird, verändert werden. Ferner kann die Drosselspule allgemein so angeordnet sein, wie in Fig. 3 dargestellt, um eine Überlappung mit anderen Metallbahnen zu vermeiden.
  • Die Kondensatoren können durch Aufbringen eines Metallplättchens auf den Rohchip ausgebildet werden, der zur Herstellung des lichtemittierende Bauelements verwendet wird. Die resultierende Kapazität hängt von der Größe des Metallplättchens und von dem Verfahren ab, das zur Herstellung des Rohchips verwendet wird.
  • Verschiedene andere bekannte Herstellungstechniken für integrierte Schaltkreise können bei Bedarf verwendet werden, um die Leistungsfähigkeit dieser passiven Schaltungselemente zu verbessern. Beispielweise können Maskierungs-, Galvanisierungs- und Ätztechniken verwendet werden, um das Drosselspulenmetall oder das dünne Widerstandsmetall dicker auszuführen, um den Widerstand zu verringern. Ein Basismetall mit hohem Widerstand, z. B. SiCr, NiCr oder Wolfram, kann verwendet werden, um Widerstände auszubilden. Dünn- oder Dickfilmleiterschichten können dem Rohchip hinzugefügt werden, um physisch kleinere Widerstände mit größeren Widerstandswerten mit reduzierter parasitärer Kapazität auf dem Substrat auszubilden. Dielektrische Dünn- oder Dickfilmschichten können hinzugefügt werden, um Parallelplattenkondensatoren auszubilden oder Leiterbahnkreuzungen zu ermöglichen. Diffundierte oder ionenimplantierte Widerstände, Sperrschichtkondensatoren und Leiter können unter Verwendung von photolithographischen Techniken hergestellt werden usw.
  • Man wird ferner anerkennen, daß verschiedene Verfahren verwendet werden können, um die Werte der oben beschriebenen Bauelemente zu justieren. Beispielweise kann ein Abstimmen mit einem Laser oder einem Schleifmittel auf dem Kondensator 140oder dem Widerstand 120 erfolgen. Ein solches Abstimmen kann erfolgen, während der Widerstand, die Kapazität oder andere Parameter der lichtemittierenden Bauelemente 100 und 200 gemessen werden. Der Widerstand 120, der Kondensator 140 und die Drosselspule 150 können durch kontinuierliches Justieren oder durch Abtrennen von bestehenden Segmenten oder Streifen in einzelnen Schritten abgestimmt werden. Jedes geeignete Verfahren kann verwendet werden. In bestimmten Ausführungsformen kann die Bauelementjustierung ökonomisch im Waferstadium erfolgen, bevor der Wafer in einzelne Bauelemente zerschnitten wird.
  • Der Fachmann wird anerkennen, daß die vorliegende Erfindung durch andere als die beschriebenen Ausführungsformen in die Praxis umgesetzt werden kann, die zum Zwecke der Darstellung beschrieben sind und keinen einschränkenden Charakter haben, und die vorliegende Erfindung wird nur durch die beigefügten Ansprüche eingeschränkt.

Claims (47)

1. Verfahren zum Bereitstellen eines lichtemittierenden Bauelements mit einer vorbestimmten Eingangsimpedanz mit den Schritten:
Bereitstellen eines lichtemittierenden Elements, das auf einem Substrat angeordnet ist;
Bereitstellen einer Impedanzschaltung, die auf dem Substrat angeordnet ist und die mit dem lichtemittierenden Element gekoppelt ist;
Justieren einer Impedanz der Widerstandsschaltung, so daß die äquivalente Eingangsimpedanz des lichtemittierenden Bauelements auf den vorbestimmten Wert eingestellt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt: Bestimmen der Impedanz des lichtemittierenden Elements.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit dem Schritt: Bestimmen der Impedanz des lichtemittierenden Bauelements.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Bereitstellen der Impedanzschaltung den Schritt aufweist: Bereitstellen eines regelbaren Widerstands.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Justieren ferner den Schritt aufweist: Justieren eines Widerstandswertes des regelbaren Widerstands.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, wobei das Justieren ferner den Schritt aufweist: Justieren der Eingangsimpedanz des lichtemittierenden Bauelements, so daß die Eingangsimpedanz im wesentlichen Ohmisch ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Bereitstellen einer Impedanzschaltung den Schritt aufweist: Bereitstellen einer regelbaren Drosselspule.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Justieren ferner den Schritt aufweist: Justieren eines Induktivitätswertes der regelbaren Drosselspule.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Bereitstellen einer Impedanzschaltung den Schritt aufweist: Bereitstellen eines regelbaren Kondensators.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Justieren ferner den Schritt aufweist: Justieren eines Kapazitätswertes des regelbaren Kondensators.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Justieren ferner den Schritt aufweist: Justieren der Impedanz der Impedanzschaltungschaltung, um einen Blindwiderstand im wesentlichen zu kompensieren, der dem lichtemittierenden Element zugeordnet ist, so daß die äquivalente Eingangsimpedanz des lichtemittierenden Bauelements im wesentlichen Ohmisch ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die Verwendung eines oberflächenemittierenden Lasers (VCSEL) als lichtemittierendes Element.
13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Justieren ferner den Schritt aufweist: Abstimmen von Schaltungsbauelemente im Netzwerk.
14. Verfahren zum Bereitstellen eines lichtemittierenden Bauelements mit einer Eingangsimpedanz, der im wesentlichen zu einem Wellenwiderstand der Übertragungsleitung paßt, mit den Schritten:
Bereitstellen eines lichtemittierenden Elements, das auf einem Substrat angeordnet ist;
Bereitstellen einer Impedanzschaltung, die auf dem Substrat angeordnet ist und die mit dem lichtemittierenden Element gekoppelt ist;
Justieren einer Impredanz der Impedanzschaltung, so daß die Eingangsimpedanz des lichtemittierenden Bauelements im wesentlichen zum Wellenwiderstand der Übertragungsleitung paßt.
15. Verfahren zum Bereitstellen eines lichtemittierenden Bauelements mit einer Eingangsimpedanz, der im wesentlichen zu einer Ausgangsimpedanz der Treiberschaltung paßt, mit den Schritten:
Bereitstellen eines lichtemittierenden Elements, das auf einem Substrat angeordnet ist;
Bereitstellen einer variablen Impedanzschaltung, die auf dem Substrat angeordnet ist und die mit dem lichtemittierenden Element gekoppelt ist;
Justieren einer Impedanz der Impedanzschaltung, so daß die Eingangsimpedanz des lichtemittierenden Bauelements im wesentlichen zur Ausgangsimpedanz der Treiberschaltung paßt.
16. Verfahren zur Erzielung eines Soll-Frequenzantwort eines lichtemittierenden Elements, das auf einem Substrat angeordnet ist, mit den Schritten:
Bestimmen der Soll-Frequenzverhaltens des lichtemittierenden Elements bei einem Eingangssignal;
Bereitstellen eines Netzwerks mit einer variablen Übertragungsfunktion, das mit dem lichtemittierenden Element gekoppelt und auf dem Substrat angeordnet ist; und
Justieren der Übertragungsfunktion des Netzwerks, um das gewünschte Frequenzverhalten des lichtemittierenden Elements zu erzielen.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Übertragungsfunktion justiert wird, um die Bandbreite des lichtemittierenden Elements zu optimieren.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Übertragungsfunktion justiert wird, um das Hochfrequenzverhalten des lichtemittierenden Elements zu optimieren.
19. Verfahren nach Anspruch 16, 17 oder 18, wobei das Bereitstellen den Schritt aufweist: Bereitstellen eines regelbaren Widerstands im Netzwerk.
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Justieren ferner den Schritt aufweist: Justieren eines Widerstandswertes des regelbaren Widerstands.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei das Bereitstellen den Schritt aufweist: Bereitstellen einer regelbaren Drosselspule im Netzwerk.
22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Justieren ferner den Schritt aufweist: Justieren eines Induktivitätswertes der regelbaren Drosselspule.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, wobei das Bereitstellen den Schritt aufweist: Bereitstellen eines regelbaren Kondensators im Netzwerk.
24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Justieren ferner den Schritt aufweist: Justieren eines Kapazitätswertes des regelbaren Kondensators.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 24, wobei das Justieren ferner den Schritt aufweist: Abstimmen von Schaltungsbauelementen im Netzwerk.
26. Lichtemittierendes Bauelement mit:
einem lichtemittierenden Element, das auf einem Substrat angeordnet ist, zum Emittieren von Licht; und
einem Impedanznetzwerk, das auf dem Substrat angeordnet und mit der lichtemittierenden Schaltung gekoppelt ist.
27. Lichtemittierendes Bauelement nach Anspruch 26, wobei das lichtemittierende Element ein oberflächenemittierender Laser (VCSEL) ist.
28. Lichtemittierendes Bauelement nach Anspruch 26 oder 27, wobei das Impedanznetzwerk einen Widerstand aufweist.
29. Lichtemittierendes Bauelement nach Anspruch 28, wobei der Widerstand regelbar ist.
30. Lichtemittierendes Bauelement nach Anspruch 26, 27, 28 oder 29, wobei das Impedanznetzwerk einen Kondensator aufweist.
31. Lichtemittierendes Bauelement nach Anspruch 30, wobei der Kondensator regelbar ist.
32. Lichtemittierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 26 bis 31, wobei das Impedanznetzwerk eine Drosselspule aufweist.
33. Lichtemittierendes Bauelement nach Anspruch 32, wobei die Drosselspule regelbar ist.
34. Lichtemittierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 26 bis 33, wobei das Impedanznetzwerk mindestens teilweise aus Metall ausgebildet ist, das auf der Oberfläche des Substrats angeordnet ist.
35. Lichtemittierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 26 bis 34, wobei das Impedanznetzwerk durch einen Endanwender justierbar ist.
36. Lichtemittierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 26 bis 35, wobei das Impedanznetzwerk im Waferstadium justierbar ist.
37. Lichtemittierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 26 bis 3, 6, wobei das Impedanznetzwerk im optischen Unterbaugruppenstadium justierbar ist.
38. Lichtemittierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 26 bis 37, wobei das Impedanznetzwerk auf der Modulebene justierbar ist.
39. Lichtemittierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 26 bis 38, ferner mit einer Schaltungsanordnung zum Festlegen einer Stromschwelle des lichtemittierenden Bauelements.
40. Lichtemittierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 26 bis 39, ferner mit einer Schaltungsanordnung zum Justieren einer Stromschwelle des lichtemittierenden Bauelements.
41. Lichtemittierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 26 bis 40, ferner mit einer Schaltungsanordnung zum Justieren einer Steilheitseffizienz des lichtemittierenden Bauelements.
42. Lichtemittierendes Bauelement nach einem der Ansprüche 26 bis 41, ferner mit einer Schaltungsanordnung zum Festlegen einer Steilheitseffizienz des lichtemittierenden Bauelements.
43. Verfahren zur Erzielung eines Soll-Verhaltens eines lichtemittierenden Elements, das auf einem Substrat angeordnet ist, mit den Schritten:
Bestimmen des Soll-Verhaltens des lichtemittierenden Elements bei einem Eingangssignal;
Bereitstellen eines Netzwerks mit einer variablen Übertragungsfunktion, das mit dem lichtemittierenden Element gekoppelt und auf dem Substrat angeordnet ist; und
Justieren der Übertragungsfunktion des Netzwerks, um das Soll-Verhalten des lichtemittierenden Elements zu erzielen.
44. Verfahren nach Anspruch 43, wobei das Soll- Verhalten ein Soll-Zeitbereichsverhalten ist und wobei das Justieren ferner den Schritt aufweist: Justieren der Übertragungsfunktion des Netzwerks, um das Soll-Zeitbereichsverhalten zu erzielen.
45. Verfahren nach Anspruch 43, wobei das Soll- Verhalten eine vorbestimmte Beruhigungszeit ist und wobei das Justieren ferner den Schritt aufweist: Justieren der Übertragungsfunktion des Netzwerks, um die vorbestimmte Beruhigungszeit zu erreichen.
46. Verfahren nach Anspruch 43, 44 oder 45, wobei das Soll-Verhalten eine erweiterte Bandbreite ist und wobei das Justieren ferner den Schritt aufweist: Justieren der Übertragungsfunktion des Netzwerks, um die erweiterte Soll-Bandbreite zu erzielen.
47. Verfahren zum Bereitstellen eines lichtemittierenden Bauelements mit einem Eingangswiderstand in einem vorbestimmten Bereich mit den Schritten:
Wählen eines Bereichs von Impedanzwerten;
Bereitstellen eines lichtemittierenden Elements, das auf einem Substrat angeordnet ist; und
Bereitstellen einer Impedanzschaltung, die auf dem Substrat angeordnet und mit dem lichtemittierenden Element gekoppelt ist, so daß die Eingangsimpedanz des lichtemittierenden Bauelements in dem gewählten Bereich ist.
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