1 西安交通大学 信息与通信工程学院，陕西 西安 710049
2 中国电子科技集团 第十三研究所，河北 石家庄 050051
提出了一种基于片上集成电容工艺和带阻滤波结构的高功率三倍频器设计方法。在倍频器输入端，首先对倍频器二极管的直流偏置馈电部分进行改进，在梁式引线结构基础上结合二氧化硅（SiO2）工艺实现了片上集成电容，同时解决了三倍频器的直流馈电和射频接地问题，实现电路功能集成的同时也提高了模型仿真精度。此外，在二极管的输入端采用带阻滤波器结构替代传统的低通滤波结构，在保证倍频器性能的同时进一步简化倍频器结构复杂度和尺寸。为进行验证，设计并加工测试了两款中心频率分别为110 GHz和220 GHz的双路功率合成三倍频器。实际测试结果表明，在输入功率500 mW条件下，110 GHz三倍频器的输出峰值功率达到了140 mW，峰值效率接近30%，带宽超过15 GHz；在输入功率300 mW条件下，220 GHz三倍频器的输出峰值功率达到了45 mW，峰值效率达到15%，带宽为15 GHz。两款倍频的测试结果均有优秀表现，验证了设计方法的有效性。
倍频器 片上集成电容 带阻滤波器 波导匹配网络 tripler on-chip integrated capacitors bandstop filter waveguide matching network
基于电子科技大学与中国电子科技集团第十三研究所自主联合设计的肖特基二极管研制宽带360~440 GHz分谐波混频器。详细描述二极管建模, 以模拟在极高频复杂电磁环境中由于二极管结构引入的相关寄生效应.在软件HFSS与ADS中, 通过场与路结合的方法对分谐波混频器进行优化.实测结果显示在本振信号为210 GHz本振功率6 dBm的驱动下, 在406 GHz可得到最小变频损耗9.99 dB, 在380~430 GHz范围内, 变频损耗小于15 dB, 在360~440 GHz范围内, 变频损耗小于19 dB.
分谐波混频器 变频损耗 寄生参数 肖特基二极管 subharmonic mixer conversion loss parasitic parameters Schottky diode
1 电子科技大学 电子工程学院,四川 成都 611731
2 中国电子科技集团第十三研究所 集成电路国家重点实验室, 河北 石家庄 050000
在太赫兹频段, 二极管尺寸与波长相比已不能忽略, 二极管的封装会引入很大的寄生参量, 因此需建立二极管三维模型提取寄生参数.同时人工装配难度增大, 会增加电路不确定性.采用12 μm砷化镓单片集成悬置微带线结构, 基于电子科技大学与中国电子科技集团第十三研究所自主联合设计的肖特基二极管研制330 GHz砷化镓单片集成分谐波混频器.实测结果显示在5 mW本振功率的驱动下, 在328 GHz可得到最小变频损耗10.4 dB, 在320~340 GHz范围内, 单边带变频损耗小于14.7 dB.
太赫兹 单片集成分谐波混频器 肖特基二极管 砷化镓 变频损耗 terahertz monolithic integrated sub-harmonic mixer Schottky diode GaAs conversion loss
1 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
对垂直腔面发射激光器的产热情况进行了分析, 简化了热源, 建立了列阵的热传导模型, 利用Comsol Multiphysics软件对模型进行了模拟计算。通过改变底发射列阵的单元直径和间距, 对列阵的温升进行了计算。研制了4×4、5×5和8×8三种不同尺寸的列阵, 功率分别为580, 1 440, 2 100 mW, 对应功率密度分别为115, 374, 853 W/cm2。通过光谱的波长漂移计算出4 A时的温升分别为120, 58, 38 ℃。采用小孔径单元制作的列阵可以有效地降低列阵单元间的热串扰, 获得高功率输出。
垂直腔面发射激光器列阵 大功率 热串扰 vertical cavity surface emitting laser array high power thermal crosstalk
1 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院, 北京 100039
3 吉林农业大学 信息技术学院, 吉林 长春 130033
对1 060 nm高功率垂直腔面发射激光器的有源区进行了理论计算和设计。对比了GaAsP、GaAs和AlGaAs三种不同材料的垒层所组成的高应变InGaAs量子阱的性能。为了确定有源区阱层和垒层的参数, 考虑了自热效应对功率的影响, 使得模型更加精确可靠。发现所设计的In0.28Ga0.72As量子阱的阱宽和阱数的最佳值分别为9 nm和3个, 输出功率可以达到瓦级。另外, 对比了三种不同垒层的温度特性, 结果显示, 使用GaAsP垒层的器件在高温下具有更高的功率和更好的温度稳定性。最后, 利用MOCVD生长了InGaAs/GaAsP量子阱并测试了其PL谱, 实验数据与理论结果符合得很好。
垂直腔面发射激光器 瓦级 vertical-cavity surface-emitting laser 1 060 nm 1 060 nm Watt-level InGaAs InGaAs
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 激发态物理重点实验室， 吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院， 北京 100039
为了研究二维光子晶体完全带隙的规律，采用平面波展开法模拟了4种结构二维光子晶体，在固定光子晶体周期常数a的情况下，研究完全带隙随柱半径r的变化规律。研究发现，六角晶格空气孔型光子晶体的完全带隙出现在r=0.42~0.50 μm的范围，最大带隙宽度Δω1=0.08(ωa/2πc)；方形晶格空气柱型光子晶体在r=0.47~0.50 μm范围内存在完全带隙，带隙宽度Δω2=0.02(ωa/2πc)。完全带隙中心频率随r的增加而增加。六角周期和方形周期的GaAs介质柱型光子晶体不存在完全带隙。
光子晶体 平面波展开法 完全带隙 photonic crystal plane wave expansion method complete band gap
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 激发态物理重点实验室, 长春 130033
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
报道了优化p面电极的高功率高光束质量980nm垂直腔底面发射激光器(VCSEL).采用数学模型对VCSEL的电流密度进行了模拟计算, 发现电流密度分布由氧化孔直径和p面电极直径决定.确定氧化孔直径后, 优化p面电极直径可以实现电流密度的均匀分布, 抑制远场光斑中高阶边模的产生.将p面电极直径优化为580μm, 制作的600μm的VCSEL远场发散角从30°减小到15°, 优化器件的阈值电流和最高输出功率都略有增加.通过改进器件封装方式后, 器件输出功率达到2.01W, 激射波长为982.6nm.
垂直腔面发射激光器 高功率 电流分布 远场分布 vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) high power current spreading far-field distribution
