基于500 nm 磷化铟双异质结双极晶体管（InP DHBT）工艺，设计了一种工作在33~170 GHz频段的超宽带共源共栅功率放大器。输入端和输出端的平行短截线起到变换阻抗和拓展带宽的作用，输出端紧密相邻的耦合传输线补偿了一部分高频传输损耗。测试结果表明，该放大器的最大增益在115 GHz达到11.98 dB，相对带宽为134.98%，增益平坦度为±2 dB，工作频段内增益均好于10 dB，输出功率均好于1 dBm。

单片集成式主振荡功率放大器（MOPA）具有体积小、功率大、光束质量高等优势，通过集成布拉格光栅，还能够实现窄线宽和动态单模，在倍频、泵浦、光通信和传感等领域具有重要应用价值，是近年来半导体光电子器件的研究热点。本文梳理了单片集成式MOPA的主流结构，包括锥形、脊型、布拉格光栅型和三段式MOPA，以各自的工作原理和性能特征为出发点，介绍其主要的研究方向，并结合它们各自面临的问题介绍最新的发展趋势。针对单片集成式MOPA中普遍存在的高功率下光束质量退化的问题，梳理了近年在外延层结构、腔面光学薄膜和电极设置等方面的优化设计，重点总结了单片集成式MOPA在提高光束质量及高功率、容线宽及高亮度方面的重要进展。围绕不同领域的应用需求，整理了具备高功率、窄线宽、高光束质量和高亮度等性能特征的单片集成式MOPA的研究进展，最后展望了单片集成式MOPA的发展趋势。

在功率半导体市场中，绝缘栅双极型晶体管（Insulated gate bipolar transistor，IGBT）和碳化硅金属氧化物半导体场效应管（Silicon carbide metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，SiC MOSFET）具有出色的耐压性与频率特性，逐渐取代了传统的MOSFET。为了提高IGBT和SiC MOSFET驱动电路的可靠性，设计了一款光耦隔离式栅极驱动芯片，通过协同设计光探测器与驱动电路，从而实现单片集成。使用Silvaco软件对光探测器进行了仿真。仿真结果显示：光探测器对800 nm波长红外光的响应度约为0.277 A/W，-3 dB带宽约为90 MHz。进一步对光耦的光学结构进行优化设计，实现了控制端与后端高压驱动电路的有效隔离，从而解决了串扰问题。使用Maxchip 0.18 μm 40 V BCD工艺进行流片，并对封装芯片进行测试。在光源输入电流为10 mA、芯片供电电压为12~40 V、输入信号频率为20 kHz的测试条件下，芯片的传播延时仅为98 ns。

基于南京电子器件研究所砷化镓工艺线，自主完成了750~1 100 GHz全频带三倍频器以及中心频率为1 030 GHz的低损耗二次谐波混频器的研制。为了提升模块的性能，将传统的场路结合的设计方法进行了扩展，引入器件的参数优化，并建立起两者互为反馈的关系，从而达到整个设计过程的闭环。研制出的单片电路厚度为3 μm，并通过梁氏引线支撑悬置于腔体结构中。测试结果表明宽带倍频器在790~1 100 GHz频率范围内输出功率为-23~-11 dBm。以上述倍频源作为射频信号对二次谐波混频器进行测试，在1 020~1 044 GHz频率范围内变频损耗优于17.5 dB，在1 030 GHz处测得的最小变频损耗为14.5 dB。

本文介绍了一种基于砷化镓材料的高功率490~530 GHz单片集成三倍频器。基于提出的对称平衡结构，该三倍频器不仅可以实现良好的振幅和相位平衡，用来实现高效的功率合成，还可以在没有任何旁路电容的情况下提供直流偏置路径以保证高效倍频效率。同时，开展容差性仿真分析二极管关键电气参数与结构参数对倍频性能的影响研究，以便最大化提升倍频性能。最终，在大约80~200 mW的输入功率驱动下，研制的510 GHz三倍频，在490~530 GHz频率范围内，输出功率为4~16 mW，其中峰值倍频效率11%。在522 GHz频点处，该三倍频在218 mW的输入功率驱动下，产生16 mW的最大输出功率。该三倍频器后期将用于1 THz的固态外超外差混频器的本振源。