CN217239485U - 一种带vcsel补光的apd封装结构及测距仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带VCSEL补光的APD封装结构及测距仪。其中，APD封装结构包括管座、平窗管帽、滤光片以及APD芯片和VCSEL芯片，管座下表面带有4PIN管脚，APD芯片和VCSEL芯片均封焊在管座上表面，APD芯片的正负极引脚通过连接线分别与管座的第一空心管脚、第二空心管脚连接，VCSEL芯片的正负极引脚通过连接线分别与管座的第三空心管脚、管座连接，平窗管帽封装在管座上，且平窗管帽与管座之间充满惰性气体，滤光片粘贴在平窗管帽的顶面，APD芯片的响应度最高波长与滤光片的中心波长相等，VCSEL芯片的中心波长与滤光片的中心波长不相等。该APD封装结构能够补偿APD工作点随温度的变化，避免温度对其响应度造成影响，在测距仪中使用该APD封装结构后，测距仪的测量精度更高。

Description

一种带VCSEL补光的APD封装结构及测距仪

技术领域

本实用新型涉及激光测距技术领域，尤其涉及一种带VCSEL补光的APD封装结构及测距仪。

背景技术

基于TOF的测距仪在工作时向目标发出一系列脉冲激光束，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从测距仪到目标的距离。当发射激光功率足够及接收信号的光电器件足够灵敏时，测量距离最大可达几十公里。常用的接收光电元件是APD，APD的响应度受温度影响大。测距仪使用的APD通常是TO封装的，内带有热敏电阻进行。受仪器的工作温升和环境影响，APD对接收信号的响应不稳定。同一距离返回的信号，受温度影响，部分信号会误判导致测距精度差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对已有的技术现状，提供一种带VCSEL补光的APD封装结构及测距仪，该APD封装结构能够补偿APD工作点随温度的变化，避免温度对其响应度造成影响，在测距仪中使用该APD封装结构后，测距仪的测量精度更高。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种带VCSEL补光的APD封装结构包括管座、平窗管帽、滤光片以及APD芯片和VCSEL芯片；

所述管座下表面带有4PIN管脚，4PIN管脚包括第一空心管脚、第二空心管脚、第三空心管脚和实心管脚；

所述APD芯片和VCSEL芯片均通过镀金垫块封焊在管座上表面，且APD芯片的光敏面中心与管座中心重合，APD芯片的正极引脚和负极引脚通过连接线分别与管座的第一空心管脚、第二空心管脚连接，VCSEL芯片的正极引脚和负极引脚通过连接线分别与管座的第三空心管脚、管座连接；

所述平窗管帽封装在管座上，且平窗管帽与管座之间充满惰性气体；

所述滤光片粘贴在平窗管帽的顶面，APD芯片的响应度最高波长与滤光片的中心波长相等，VCSEL芯片的中心波长与滤光片的中心波长不相等。

进一步的，所述APD芯片与VCSEL芯片的中心间距为0.87mm。

进一步的，所述滤光片的中心波长均为780nm，所述VCSEL芯片的中心波长为850nm。

进一步的，所述连接线为标准金线。

一种测距仪，包括带VCSEL补光的APD封装结构。

本实用新型的有益效果为：

相比于现有技术，其带VCSEL补光的APD封装结构内部的VCSEL光源向外发射激光，可以借助平窗管帽、滤光片的反射，形成内部光路，补偿APD工作点随温度的变化，避免温度对其响应度造成影响，在测距仪中使用该APD封装结构后，测距仪的测量精度更高。

附图说明

图1为本实用新型APD封装结构的结构示意图；

图2为本实用新型APD封装结构的管脚分配示意图；

图3为本实用新型APD封装结构的打线示意图。

标注说明：1、管座，1-1、第一空心管脚，1-2、第二空心管脚，1-3、第三空心管脚，1-4、实心管脚，2、平窗管帽，3、滤光片，4、APD芯片，5、VCSEL芯片，6、镀金垫块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

请参阅图1-3所示，一种带VCSEL补光的APD封装结构，包括管座1、平窗管帽2、滤光片3以及APD芯片4和VCSEL芯片5。

管座1下表面带有4PIN管脚，4PIN管脚包括第一空心管脚1-1、第二空心管脚1-2、第三空心管脚1-3和实心管脚1-4。

APD芯片4和VCSEL芯片5均通过镀金垫块6封焊在管座1上表面，且APD芯片4的光敏面中心与管座1中心重合，APD芯片4的正极引脚和负极引脚通过连接线分别与管座1的第一空心管脚1-1、第二空心管脚1-2连接，VCSEL芯片5的正极引脚和负极引脚通过连接线分别与管座1的第三空心管脚1-3、管座1(即实心管脚1-4)连接。其中，连接线为标准金线。

平窗管帽2(包括管帽和平窗)封装在管座1上，且平窗管帽2与管座1之间充满惰性气体。

滤光片3粘贴在平窗管帽2的顶面，APD芯片4的响应度最高波长与滤光片3的中心波长相等，VCSEL芯片5的中心波长与滤光片3的中心波长不相等。

具体的，APD芯片4与VCSEL芯片5的中心间距为0.87mm；滤光片3的中心波长均为780nm；APD芯片的响应波长为400-1100nm；VCSEL芯片5的中心波长为850nm。

APD封装结构内光路说明：器件内部的VCSEL光源工作向外发射激光，激光发散角约30°，激光在光学***中除透过光线外，还有部分反射光，主要包括管帽壁的反射，平窗的反射，滤光片3的反射。这部分反射光打到APD芯片4上，使其获得对应的响应电流。

实施例2：

一种测距仪，包括带VCSEL补光的APD封装结构。

测距仪工作原理说明：激光发射光线打到目标上，由目标返回的光至APD，由配套电路及算法计算此段距离的时间，可获得目标距离。

APD受温度影响较大，使用带VCSEL补光的APD封装结构，有内光路的帮助，解决了APD随温度漂移的问题。例如，原激光发射为6Hz，即1S向外发射6次激光，激光打至目标返回APD，APD接收到的激光同理也是6Hz，发射接收的时间差是t，光速c，目标距离是d＝c/t/2，输出的是6次的平均值为目标距离。在仪器工作中无法避免温度影响，温度变化会使APD的电流出现不同程度的波动，此波动可能覆盖有用信号，输出的目标距离误差大。改用带VCSEL补光的APD封装结构后，由配套驱动控制1S内依次发射5次LD激光和1次VCSEL激光，第六次用来校准APD的漂移，校准温度的偏移，再计算5次目标距离，输出最终的有效值。

总的来说，本实用新型内部的VCSEL光源向外发射激光，可以借助平窗管帽2、滤光片3的反射，形成内部光路，补偿APD工作点随温度的变化，避免温度对其响应度造成影响，在测距仪中使用该APD封装结构后，测距仪的测量精度更高。

当然，以上仅为本实用新型较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的使用范围，故，凡是在本实用新型原理上做等效改变均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种带VCSEL补光的APD封装结构，其特征在于：包括管座、平窗管帽、滤光片以及APD芯片和VCSEL芯片；

所述管座下表面带有4PIN管脚，4PIN管脚包括第一空心管脚、第二空心管脚、第三空心管脚和实心管脚；

所述APD芯片和VCSEL芯片均通过镀金垫块封焊在管座上表面，且APD芯片的光敏面中心与管座中心重合，APD芯片的正极引脚和负极引脚通过连接线分别与管座的第一空心管脚、第二空心管脚连接，VCSEL芯片的正极引脚和负极引脚通过连接线分别与管座的第三空心管脚、管座连接；

所述平窗管帽封装在管座上，且平窗管帽与管座之间充满惰性气体；

所述滤光片粘贴在平窗管帽的顶面，APD芯片的响应度最高波长与滤光片的中心波长相等，VCSEL芯片的中心波长与滤光片的中心波长不相等。

2.根据权利要求1所述的一种带VCSEL补光的APD封装结构，其特征在于：所述APD芯片与VCSEL芯片的中心间距为0.87mm。

3.根据权利要求1所述的一种带VCSEL补光的APD封装结构，其特征在于：所述滤光片的中心波长均为780nm，所述VCSEL芯片的中心波长为850nm。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种带VCSEL补光的APD封装结构，其特征在于：所述连接线为标准金线。

5.一种测距仪，其特征在于：包括权利要求1至4任意一项所述的带VCSEL补光的APD封装结构。

Images