1 中国科学院半导体研究所 半导体集成技术工程研究中心, 北京 100083
2 中国科学院大学 微电子学院, 北京 100049
3 中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
4 中国科学院半导体研究所 超晶格国家重点实验室, 北京 100083)
为了提高场效应晶体管太赫兹探测器的响应度并降低噪声等效功率, 需要对探测器集成平面天线的结构进行合理设计与优化, 本文对集成平面天线结构的场效应晶体管太赫兹探测器的研究进行了深入调研。首先, 对场效应晶体管太赫兹探测器的工作原理进行了分析, 介绍了集成平面天线如何解决耦合太赫兹波效率低的问题。然后, 介绍了一些常用的平面天线结构, 包括偶极子天线、贴片天线、缝隙天线、grating-gate和其他类型的结构, 比较了各种天线的性能以及引入后对太赫兹探测器响应度的影响。通过对比不同天线结构的探测器响应度和噪声等效功率等参数指标, 发现: 采用平面天线结构之后, 场效应晶体管太赫兹探测器的响应度有了大幅度的提升, 各种类型的天线对探测器响应度都有不同程度的提升。本文着重介绍了几种集成于场效应晶体管的平面天线结构, 包括各种天线的性能和研究进展, 最后分析了场效应晶体管太赫兹探测器存在的问题和发展趋势。
场效应晶体管太赫兹探测器 平面天线 grating-gate结构 响应度 噪声等效功率 FET THz detectors planar antenna grating-gate responsivity noise equivalent power
1 中国科学院半导体研究所 半导体集成技术工程研究中心, 北京 100083
2 中国科学院半导体研究所 材料与光电研究中心, 北京 100083
3 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100049
4 中国科学院大学 微电子学院, 北京 100049
在谐振式集成光学陀螺系统中, 相位调制技术被广泛用于检测陀螺旋转信号。本文详细介绍了近几年来国内外学者为提高陀螺精度、抑制陀螺噪声所提出的相位调制技术。文章首先从理论上分析了谐振环中的背散射噪声, 发现载波抑制是抑制背散射噪声的关键因素。然后, 详细介绍了近几年来为提高陀螺精度而提出的两类相位调制技术, 分别是单相位调制技术和双相位调制技术, 并分析比较了其技术原理、噪声抑制能力以及系统的鲁棒性和复杂度。新型的边带锁定技术可以有效抑制陀螺中的背散射噪声。最后通过总结这些相位调制技术的优缺点发现, 在陀螺系统中除了需要借助于相位调制技术抑制背反射噪声外, 提高对其他类型噪声的抑制是集成光学陀螺性能进一步提高的关键。
陀螺仪 相位调制 光学传感和传感器 谐振器 gyroscopes phase modulation optical sensing and sensors resonators
1 中国科学院半导体研究所 半导体集成技术工程研究中心, 北京 100083
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 波兰科学院 高压物理研究所, 波兰 华沙, PL01-142
4 先进材料与技术中心 中央实验室, 波兰 华沙, PL02-822
5 蒙彼利埃大学与法国国家科学研究院查尔斯·库伦实验室, 法国 蒙彼利埃, UMR 5221
6 中国科学院半导体研究所 超晶格实验室, 北京 100083
在场效应晶体管太赫兹探测器中, 合理的天线设计可以增强晶体管和太赫兹波之间的耦合效率, 从而提高太赫兹探测器的响应度.提出一种基于晶体管栅极边缘沟道电场的仿真来设计平面天线的方法.这种方法尤其适用于太赫兹波段晶体管输入阻抗不容易得到的情况.通过流片完成的基于氮化镓高电子迁移率晶体管的太赫兹探测器的响应度测试证实了这种方法的有效性.集成碟形天线和双偶极子天线的太赫兹探测器最大响应度分别在170.7 GHz (1568.4 V/W)和124.3 GHz (1047.2 V/W)频点处测得,这个测试结果接近基于晶体管栅极边缘沟道电场的仿真结果.
太赫兹探测器 平面天线 沟道电场 场效应晶体管 terahertz detectors planar antenna channel electric field field effect transistors
1 中国科学院半导体研究所半导体集成技术工程研究中心, 北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049
波导环形谐振腔(WRR)是集成光通信以及光学传感器领域的关键器件之一, 其谐振曲线的形貌将影响系统的性能。针对谐振腔耦合器一阶超模传输损耗差异、谐振腔外直波导端面反射, 利用多光束干涉叠加原理, 得到了波导环形谐振腔输出谱线的表达式。利用基于单边带调制的光学矢量网络分析方法, 对制备的高横纵比的氮化硅光WRR进行了谐振曲线谱的测试, 证实了耦合器模式以及直波导端面反射对谐振曲线的影响, 实际测试曲线与理论仿真结果拟合较好。
集成光学 环形谐振腔 氮化硅光波导 耦合器
中国科学院半导体研究所集成技术工程研究中心, 北京 100083
对干涉型集成光学陀螺（IIOG）和谐振型集成光学陀螺(RIOG)进行了比较。为使两者具有可比性，两种陀螺采用相同参数的光路器件、相近的偏置调制方法以及相同面积和传输损耗的光波导萨尼亚克（Sagnac）效应敏感环。推导了采用方波调制的干涉型集成光学陀螺和采用三角波调制的谐振型集成光学陀螺的散粒噪声灵敏度的准确表达式，通过优化波导器件参数计算得到两种陀螺最优的散粒噪声灵敏度。结果表明：随着光波导传输损耗的降低，干涉型集成光学陀螺的散粒噪声灵敏度要优于谐振型集成光学陀螺。随着超低损耗光波导技术的发展，干涉型集成光学陀螺在精度提高上具有较大潜力。
光纤光学 陀螺仪 萨尼亚克效应 平面光波导 激光与光电子学进展
2016, 53(8): 080601
Author Affiliations
Abstract
1 Research Center of Semiconductor Integration, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083
2 State Key Laboratory for Superlattices and Microstructures, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083
The basic idea of the finite element beam propagation method (FE-BPM) is described. It is applied to calculate the fundamental mode of a channel plasmonic polariton (CPP) waveguide to confirm its validity. Both the field distribution and the effective index of the fundamental mode are given by the method. The convergence speed shows the advantage and stability of this method. Then a plasmonic waveguide with a dielectric strip deposited on a metal substrate is investigated, and the group velocity is negative for the fundamental mode of this kind of waveguide. The numerical result shows that the power flow direction is reverse to that of phase velocity.
等离激元波导 有限元 束传播方法 负折射 000.3860 Mathematical methods in physics 130.0130 Integrated optics 240.0240 Optics at surfaces Chinese Optics Letters
2008, 6(8): 572
