W波段电光相位调制器的设计与建模分析 
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Design and Modeling Analysis of W Band Electro-Optical Phase Modulator
1 北京航空航天大学电子信息工程学院, 北京 100191
2 上海航天电子通讯设备研究所, 上海 201109
图 & 表
图 1. LN-EOM截面
Fig. 1. Cross section of LN-EOM
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图 2. 毫米波EOM的共面波导仿真结果。(a) 13×13 的nph分布网络; (b) 3×13的nph趋势比较
Fig. 2. Coplanar waveguide simulation results of millimeter wave EOM. (a) Distribution network of 13×13 nph; (b) trend comparison of 3×13 nph
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图 3. 毫米波EOM共面波导仿真结果。(a) 13×13的Z0分布网络;(b) 3×13的Z0趋势比较
Fig. 3. Coplanar waveguide simulation results of millimeter wave EOM. (a) Distribution network of 13×13 Z0; (b) trend comparison of 3×13 Z0
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图 4. 不同脊高度(a)和脊角度(b)下EOM脊参数对毫米波等效折射率的影响
Fig. 4. Effect of ridge parameters of EOM on millimeter wave equivalent refractive index with differentridge heights (a) and ridge angles (b)
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图 5. 不同电极间距(a)和电极高度(b)下EOM电极参数对衰减的影响
Fig. 5. Effect of electrode parameters of EOM on attenuation under different electrode spacings (a) and electrode heights (b)
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表 1不同脊高度和脊角度下的阻抗
Table1. Impedance under different ridge heights and ridge angles
| θ /(°) | r /μm | Impedance /Ω |
|---|
| w=24 μm | w=28 μm | w=32 μm |
|---|
| 0 | 4.0 | 46.30 | 47.91 | 49.10 | | 0 | 3.8 | 46.51 | 47.33 | 49.60 | | 0 | 3.6 | 44.25 | 46.76 | 49.10 | | 0 | 4.0 | 46.30 | 47.91 | 49.10 | | 10 | 4.0 | 45.81 | 47.92 | 50.30 | | 30 | 4.0 | 44.93 | 47.87 | 50.60 |
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表 2参数p的具体结果
Table2. Results of parameter p
| r /μm | θ /(°) | p |
|---|
| p11 | p12 | p13 | p14 | /10-4 | p22 | p23 | p24 |
|---|
| 4.0 | 0 | 0.010 | -0.878 | 25.20 | -220.6 | 1.22 | -0.009 | 0.265 | -0.223 | | 3.8 | 0 | 0.023 | -2.040 | 60.83 | -583.3 | 1.83 | -0.014 | 0.390 | -1.288 | | 3.6 | 0 | 0.015 | -1.377 | 40.13 | -369.5 | 2.73 | -0.022 | 0.619 | -3.518 | | 4.0 | 10 | 0.010 | -0.916 | 26.21 | -229.9 | 3.44 | -0.028 | 0.788 | -5.058 | | 3.8 | 10 | 0.018 | -1.623 | 47.22 | -436.8 | 2.38 | -0.019 | 0.538 | -2.753 | | 3.6 | 10 | 0.027 | -2.474 | 73.34 | -702.2 | 1.44 | -0.011 | 0.296 | -0.412 | | 4.0 | 30 | -0.014 | 1.382 | -42.98 | 458.8 | -2.37 | 0.021 | -0.617 | 8.114 | | 3.8 | 30 | -0.009 | 0.954 | -30.44 | 336.9 | -2.27 | 0.003 | -0.120 | 3.538 | | 3.6 | 30 | 0.047 | -4.272 | 129.60 | -1289.0 | 1.61 | -0.012 | 0.331 | -0.751 |
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表 3EOM模型的部分实验数据
Table3. Partial experimental data of EOM model
| r /μm | θ /(°) |
|---|
| 0 | 10 | 30 |
|---|
| 4.0 | t=27 μm,w=25 μm,nph=2.140 | t=28 μm,w=25 μm,nph=2.140 | t=34 μm,w=30 μm,nph=2.140 | | 3.8 | t=28 μm,w=25 μm,nph=2.140 | t=33 μm,w=29 μm,nph=2.142 | t=34 μm,w=29 μm,nph=2.140 | | 3.6 | t=27 μm,w=24 μm,nph=2.138 | t=26 μm,w=23 μm,nph=2.140 | t=32 μm,w=27 μm,nph=2.138 |
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表 4所设计的EOM与文献[
21]中同类调制器的性能指标
Table4. Performance parameters of the designed EOM and similar modulator in Ref. [21]
| Modulator | nph | /Ω | /(dB·cm-1·GHz-1/2) | /(dB·cm-1·GHz-1) | /V | ηmod |
|---|
| Proposed | 2.142 | 47 | 0.15 | 0.01 | 7.0 | 4.70 | | In Ref. [21] | 2.19 | 47 | 0.28 | 0.01 | 8.6 | 3.13 |
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赵铭明, 何云涛, 苏兴华, 田震, 牛芳. W波段电光相位调制器的设计与建模分析[J]. 光学学报, 2019, 39(3): 0313002. Mingming Zhao, Yuntao He, Xinghua Su, Zhen Tian, Fang Niu. Design and Modeling Analysis of W Band Electro-Optical Phase Modulator[J]. Acta Optica Sinica, 2019, 39(3): 0313002.
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