C波段限幅开关集成芯片

采用GaAs p-i-n二极管单片集成工艺技术研制出C波段限幅开关集成芯片,该芯片集成了微波限幅器和单刀单掷(SPST)开关功能,尺寸仅为2.5 mm×1.0 mm。采用偏置相关S参数测试法建立可定标的p-i-n二极管器件模型,精准的器件模型保证集成芯片一次流片成功。实测结果显示,该芯片在5～6 GHz频率范围内插入损耗小于1 dB,隔离度大于50 dB,电压驻波比小于1.5∶1,开关速度小于25 ns,可承受10 W以上的连续波功率。该集成芯片在T/R组件接收通道可替代两只单一功能芯片,有较好的应用前景。     

GaAs1×2Mach－Zehnder波导开关／调制器

文报道了ＧａＡｓ１×２ＭＺ波导开关／调制器的研究结果，并分析了该器件的工作原理．这种器件利用Ｙ分支作为３ｄＢ耦合器，非对称Ｘ结作为干涉器．在波长１．１５μｍ下测试，得到了串音比小于－１６ｄＢ和开关电压１９Ｖ的开关特性．预计该器件可广泛应用于ＧａＡｓ１×。开关列阵及高速光调制等方面．     

4×4区域调制多模干涉耦合器SOI光波导开关的设计

根据区域调制多模干涉耦合器光开关的工作原理,以2×2区域调制多模干涉光开关为基础,采用级联的方式设计了4×4区域调制多模干涉SOI光波导开关.用有限差分二维BPM方法模拟了器件在不同工作状态下的光场传输情况.器件工作波长为1.55μm,在不计耦合损耗时器件的平均插入损耗小于2.0dB/cm.     

SiO2 8×8阵列波导光栅的研制

在Si基SiO2材料上设计并制作了中心波长为1.55 μm、通道间隔为0.8 nm的8×8阵列波导光栅(AWG).详细介绍了器件的设计、制作和测试,并对测试结果及工艺误差进行了深入的分析讨论.封装后的测试结果显示,器件的3 dB带宽为0.22 nm;中央通道输入时,最小和最大插入损耗分别为4.01 dB和6.32 dB;边缘通道输入时,最小和最大插入损耗分别为6.24 dB和9.02 dB;对比不同通道输入时输出通道的中心波长,其偏移量低于0.039 nm;器件的通道间串扰小于-25 dB;偏振依赖损耗(PDL)小于0.3 dB.     

4×4热光SOI波导开关阵列

设计并制作了阻塞型和完全无阻塞型4×4热光SOI(silicon-on-insulator)波导开关阵列。开关单元采用了多模干涉耦合器(MMI)-MZI(Mach-Zehnder interferometer)结构的2×2光开关。阻塞型光开关附加损耗为4.8～5.4dB,串扰为-21.8dB～-14.5dB。完全无阻塞型光开关阵列附加损耗为6.6～9.6dB,串扰为-25.8～-16.8dB。两者的消光比都在17～25dB内变化,开关单元功耗小于230mW。器件的开关时间小于3μs。功耗和开关速度都明显优于SiO2基和聚合物基的开关阵列。     

基于Banyan网络的无阻塞SiO2波导4×4矩阵光开关

提出了一种基于Mach-Zehder干涉仪(MZI)结构开关单元和Banyan网络的严格无阻塞4×4矩阵光开关.相对于Crossbar结构的7级单元级联,Banyan结构只需3级连接.分析了Banyan网络中交叉连接损耗与交叉角度的关系,交叉角30°时损耗为0.09 dB.优化设计了MZI开关单元结构,并制作了2×2光开关,测得插入损耗(IL)为-14 dB、串扰(XT)为-38 dB和功耗为450 mW.设计了基于Banyan网络的4×4光开关,连接波导交叉角为30°.基于光波导平面光波线路(PLC)技术,制作了严格无阻塞的SiO2波导4×4矩阵光开关,测得平均IL为3.95 dB、通道XT为-37 dB、偏振相关损耗(PDL)为0.4 dB、单通道开关功率约为670 mW及开关响应时间小于1 ms.     

1.55μm SiGe 2×3光开关

利用多模干涉效应和自由载流子等离子体色散效应设计和模拟了基于1.55μm波长的2×3 SiGe光开关.该光开关由两个单模输入端口、一个多模干涉区和三个单模输出端口构成.在多模干涉区,设有两个折射率调制区,可以利用来把从两个输入端口输入的光信号分别从三个输出端口输出.束传播法分析结果表明,该光开关的传输损耗小于1.43dB,串扰在-18～-32.8dB之间.     

W波段高功率铁氧体开关的研制

毫米波频段具有波长短、频率高、带宽宽等优势,毫米波器件的需求日益迫切。然而因要求小尺寸且 受限于工艺水平,毫米波器件实现难度大。文中将折叠双T、差相移段、电桥依次通过法兰级联的方式辅以控制电 路,实现了W 波段高功率铁氧体开关的切换;通过优化器件匹配结构,解决了加工精度受限问题;通过简化铁氧体样 品,在可操作范围内实现了90°差相移,最终实现了8 GHz 大带宽、单级损耗小于2 dB、驻波比小于1. 2、隔离度大于 13 dB、开关切换时间3 ms 左右的差相移式开关。对3 个单级开关进行级联、调试并改进控制电路,可在W 频 段8 GHz 的带宽内,实现驻波比小于1. 2、插入损耗小于5. 9 dB、隔离度大于52. 9 dB 的优良性能,接入雷达整 机后的开关时间为1. 5 ms,耐功率1. 2 kW。     

聚合物/SiO2混合波导2×2热光开关的制备与测试

利用聚合物材料SU-8作为芯层、聚合物材料PMMA作为上包层、无机材料SiO2作为下包层,设计并制备了一种有机/无机混合波导2×2定向耦合-马赫曾德尔(DC-MZI)热光开关。为了保证波导中的单模传输、减小模式辐射和衬底泄露损耗、缩短响应时间并降低器件功耗,对其结构参数做了优化。利用涂膜、湿法刻蚀等工艺制备了器件样品。在1 550nm波长下,器件的交叉态和直通态的驱动功率分别为0和7.8mW(开关功率为7.8mW),交叉态和直通态的两端口串扰分别为-9dB和-12.8dB。在方波驱动电压信号作用下,测得器件交叉端口的上升时间和下降时间分别为138μs和136μs,直通端口的上升时间和下降时间分别为63μs和140μs。制备的混合结构器件综合利用了芯层聚合物材料热光系数大、上/下缓冲层厚度均较小以及Si/SiO2导热系数大的优点,因此同时具备了较低的功耗和较快的响应时间,在低功耗、快速光通信系统中具有较好的应用前景。     

基于热光效应的1×4聚合物数字光开关

提出了基于热光型聚合物的集成有S弯曲光衰减器的1×4 Y分叉数字光开关.利用开关与光纤阵列耦合用的S弯曲,将其设计成可变光衰减器,这使得器件更紧凑,并获得低串扰和大分叉角.在小于200mW的驱动功耗下,器件串扰可低至-35dB.     

基于Banyan网络的无阻塞SiO2波导4×4矩阵光开关

提出了一种基于Mach-Zehnder干涉仪（MZI）结构开关单元和Banyan网络的严格无阻塞4×4矩阵光开关。相对于Crossbar结构的7级单元级联，Banyan结构只需3级连接。分析了Banyan网络中交叉连接损耗与交叉角度的关系，交叉角30°时损耗为0．09dB。优化设计了MZI开关单元结构，并制作了2×2光开关，测得插入损耗（IL）为-14dB、串扰（XT）为-38dB和功耗为450mW。设计了基于Banyan网络的4×4光开关，连接波导交叉角为30°。基于光波导平面光波线路（PLC）技术，制作了严格无阻塞的SiO2波导4×4矩阵光开关，测得平均儿为3．95dB、通道XT为-37dB、偏振相关损耗（PDL）为0．4dB、单通道开关功率约为670mW及开关响应时间小于1ms。     

8×8重排无阻塞型SOI热光波导开关阵列

设计并制作了一种重排无阻塞型的8×8 SOI热光波导开关阵列。开关单元采用了MMI-MZI结构的2×2光开关。整个器件的开关时间约为2μs。器件中开关单元功耗小于240mW。消光比在17~22dB范围内变化。功耗和开关速度都明显优于SiO2基和聚合物基的开关阵列。     

2～20GHz宽带单片集成双向放大器北大核心CSCD

基于分布式放大器理论,设计了一款基于GaAs赝配高电子迁移率晶体管（PHEMT）工艺的2~20GHz宽带单片集成双向放大器。该款放大器将两个独立放大器与开关控制电路集成,通过开关控制放大器的正反向导通,实现双向放大器接收和发射状态的切换。其中放大器采用的是宽带分布式低噪声放大器,开关控制电路的控制电平为0V和-5V。测试结果表明,该款放大器在＋5V工作电压下,工作电流为60mA,在2~20GHz的宽带频率内实现小信号增益大于14dB,1dB压缩点输出功率大于11dBm,噪声系数小于5.5dB。双向放大器的芯片尺寸为3.1mm×2.1mm。     

GaAs对称定向耦合光开关的研究

本文报道了GaAs对称定向耦合光开关的研制,分析了器件的工作原理和影响串音度的因素。首次实现了电极自对准工艺,减小了电极的套刻误差。在λ=1.15μm下测试器件开关特性,得到了小于—26dB的串音度和13~v的开关电压。用小信号测量法测得器件带宽大于1GHz。这种开关将在GaAs开关列阵中得到应用。     

一种基于RF MEMS开关的四端口电子校准件设计

针对射频多端口器件微波测试需求,基于SOLT校准原理设计了一种工作频率在DC~12 GHz范围内、基于RF MEMS开关的四端口电子校准件。数值仿真结果表明,在短路状态下,器件的回波损耗小于0.15 dB;在直通状态下,器件的插入损耗小于0.5 dB,端口之间的隔离度大于20 dB;在开路状态下,器件的回波损耗小于0.3 dB,端口之间的隔离度大于25 dB;同时采用微表面加工工艺,利用磁控溅射工艺对负载电阻进行了制备,其测试结果约为50 Ω,符合设计要求。设计的基于RF MEMS开关的四端口校准件,具有射频性能好、体积小、易于集成等优点,能够满足X波段微波多端口器件在片测试的应用需求。     

8×8重排无阻塞型SOI热光波导开关阵列

设计并制作了一种重排无阻塞型的8×8SOI热光波导开关阵列。开关单元采用了MMI—MZI结构的2×2光开关。整个器件的开关时间约为2μs。器件中开关单元功耗小于240mw。消光比在17-22dB范围内变化。功耗和开关速度都明显优于SiO2基和聚合物基的开关阵列。     

DC—12GHz GaAs微波单片集成开关

本文介绍了全气密陶瓷封装GaAs MMIC开关的设计方法和制造工艺.研制成的GaAsMMIC单刀单掷开关在DC-12GHz频带内,插入损耗为0.3—1.4dB,隔离度为19—27dB,反射损耗大于11dB,开关速度小于1ns,8GHz下功率处理能力大于25dBm.     

高芯片偏振消光比铌酸锂多功能集成光学器件

分析了铌酸锂多功能集成光学器件的偏振消光机理,设计和制作了高芯片偏振消光比的铌酸锂多功能集成光学器件。器件采用切断部分输入直波导后在切断端面选择性镀阻光膜的结构以截断射入衬底的辐射光,与芯片耦合后实现了高于85dB的芯片偏振消光比。制作的器件插入损耗小于3.5dB,分光比为48/52~52/48,半波电压Vπ小于3.5V,尾纤偏振串音小于-33dB;在-55~+85℃全温范围内,损耗变化量小于0.2dB,分光比变化小于1%,尾纤偏振串音小于-27dB,能够满足工程化应用需要。     

A 1×4 Polymeric Digital Optical Switch Basedon the Thermo-Optic Effect

提出了基于热光型聚合物的集成有S弯曲光衰减器的1×4 Y分叉数字光开关. 利用开关与光纤阵列耦合用的S弯曲，将其设计成可变光衰减器，这使得器件更紧凑，并获得低串扰和大分叉角. 在小于200mW的驱动功耗下，器件串扰可低至-35dB.     

高可靠低功耗Ka频段星载有源相控阵冗余备份技术

与传统的星载平台大多用开关来备份高失效率的微波通道模块不同,提出以无源器件来替代开关进行冗余备份的方法,将电桥集成于原有的波束形成网络,对Ka频段星载有源相控阵中的变频模块进行冷备份.设计并研制了集成电桥的波束形成网络,在23.5～25 GHz工作频段内,该网络的测试驻波比小于1.8,均方根幅度一致性小于0.4 dB,均方根相位一致性小于4.8°,插入损耗小于2.6 dB.相比使用开关等有源器件,这是一种更简单、高可靠、低功耗的冗余备份技术,非常适用于星载有源相控阵.