薄膜体声波谐振器的电磁兼容性分析

随着薄膜体声波谐振器(FBAR)工作频率及FBAR器件集成度的不断提高,FBAR器件的电磁干扰问题显得尤为突出。常用电学模型和有限元模型都假定FBAR中的电磁场为无源准静态场,无法仿真模型的相关电磁特性。使用HFSS高频电磁仿真软件建立了FBAR的三维电磁仿真模型,采用一个包含声场特性的等效介电常数,实现了FBAR电磁场分布、电磁场耦合与压电效应的一体化仿真。分析了高频电磁场分布及电磁场耦合对谐振特性的影响,通过优化FBAR与临近元件的间距及采用不同介电常数的基板材料,减小了电磁场耦合的干扰。     

铌酸镓镧压电晶体生长及性能研究

该文报道了La3Ga5.5Nb0.5O14压电晶体的生长及其压电性能。采用提拉法成功生长了55 mm×150mm的晶体,晶体透明、无包裹体。采用LCR电桥、谐振-反谐振法测量了晶体的相对介电常数和压电应变常数,并研究了头尾之间性能差异性。测试结果表明头尾之间的差异性在3%以内,表明晶体存在良好的性能均匀性。     

TGG晶体偏心生长研究

目前高功率全固态激光器急需使用大尺寸、高质量的铽镓石榴石晶体(Tb3Ga5O12,TGG)。采用提拉法生长(111)方向TGG晶体时,极易发生偏心生长,影响晶体质量与使用效率。针对偏心生长,通过分析TGG晶体组分挥发和熔体特性,解释了其形成机理,并提出了相应的解决方法,最后成功生长出外观完整(44 mm×70mm)的TGG晶体。通过对比圆柱状和螺旋状晶体透过率的不同,进一步解释了偏心生长的原因。     

测量夹具电容对石英晶体频率测量的影响

为了提高测量精度,仿真分析了在π网络测量法中,石英晶体测试夹具间电容对串联谐振频率测量的影响,根据石英晶体的电模型及π网络法石英晶体测量系统中π网络的理论模型和实际模型的差异,分析了影响石英晶体谐振频率测量精度的因素,并在此基础上提出了补偿方法。实验结果表明,经过补偿后石英晶体串联谐振频率的测量精度可达到±2×10-6。     

ZnO单晶声表面波谐振器传播特性的研究

基于有限元压电材料中表面波传播的有限元分析原理,利用有限元分析软件COMSOL对基于ZnO单晶材料的声表面波器件进行多物理域耦合建模与仿真,提取出了符合声表面波振型的对称模态变形图和反对称模态变形图。通过谐振频率分析,计算出了ZnO单晶的相速度和机电耦合系数;通过频率响应分析,得出谐振器输入导纳、阻抗与频率之间的关系图;最后讨论了叉指换能器的结构对谐振频率、反谐振频率的影响,得出输入、输出叉指换能器(IDT)的叉指电极对数越大,插入损耗值越大,信号衰减越小。     

基于STM32的双通道石英晶体信号源设计

介绍了一种双通道石英晶体测试系统中信号源的设计方法,整个系统以直接数字频率合成技术为核心,以高稳定度恒温晶振为参考时钟,使用ARM微控制器实现对信号源的控制。该信号源具有4路输出、输出频率范围宽、频率转换速度快、频率分辨率高的优点,并且可以编程设定振幅、相位等,为石英晶体电参数测量提供了技术支持,提高了石英晶体测量的精度。测量统计结果表明:信号源输出频率精度高于±0.1 ppm,长期频率稳定度高于±0.1 ppm。     

用于光子计数的InGaAs/InP SPAD设计

重点研究了InGaAs/InP SPAD的隧道贯穿电场、雪崩击穿电场、雪崩宽度与过偏电压的关系,提出了过偏电压的计算方法.分析了InGaAs/InP SPAD的基本特性即探测效率、暗计数率与其过偏电压、工作温度、量子效率、电场分布的依赖关系,提出了一种单光子InGaAs雪崩二极管的设计方法.设计制作了InGaAs/InP SPAD,并在门控淬灭模式下进行了单光子探测实验.结果表明:对于200m的SPAD,在过偏2 V、温度-40 ℃条件下,探测效率(PDE) 20%(1 550 nm)、暗计数率(DCR)20 kHz;对于50m的SPAD,在过偏2.5 V、温度-40 ℃条件下,探测效率(PDE) 23%(1 550 nm)、暗计数率(DCR)2 kHz.最后对实验结果进行了分析和讨论.     

基于光子晶体光纤中自相位调制效应的6×40 Gbit/s 全光波长组播实验研究

基于非线性效应的全光组播,以其能直接在光域内将信息从单节点路由到多目标节点而受到广泛关注。实验证实了利用色散平坦高非线性光子晶体光纤级联光学滤波器实现全光波长组播的新方案,通过使用窄带光学滤波器次选择自相位调制加宽光谱分量,对速率为40 Gbit/s 的归零信号实现了极性保持、通道间距100 nm 的1 到6 信道全光波长组播。进一步研究了所设计全光波长组播器的动态特性,结果表明,它具有20 nm 的宽带波长调谐范围,同时,对输入信号的光功率波动具有较强的容忍性,系统整体结构简单,在未来透明光子网络中很有应用潜力。     

基于银纳米颗粒的HCPCFSERS传感系统优化设计

银纳米颗粒与光子晶体光纤、表面增强拉曼散射效应结合而成的PCF SERS传感器得到了科研界的广泛关注.而PCF结构、SERS基底的性能是传感器的重要影响因素.为了进一步提高SERS PCF传感器的性能,通过研究对比PCF和SERS基底结构参数对传感性能的影响,设计出适用于PCF SERS传感的空芯PCF以及SERS基底的结构参数.通过数值计算,设计的空芯PCF空气填充率为56.30%,当激发光波长785 nm时存在光子带隙,并能够实现单模传输.而半径为38 nm的银纳米球在间距为0.7 nm时能够产生最大的SERS增强因子.研究证明,设计的空芯PCF在785 nm输入波长下既能够基模传输激发光,又能够为SERS提供理想的活性面积,而且银纳米颗粒的形状、尺寸、间距对SERS性能影响严重,而且与入射波长有很强的依赖关系.     

基于四孔复合结构的PCF的特性研究

设计了一种结构简单的高非线性低限制损耗PCF(光子晶体光纤),其空气孔直径d=0.2μm,孔间距Λ=1.8μm。数值计算结果表明,通过在包层区域引入独特的四孔单元结构,在波长1.55μm处,非线性系数可达83.3W-1km-1,限制损耗低于10-9 dB/m,有效模场面积仅为1.46μm2,该PCF的高非线性效应与低限制损耗特性可以应用于超连续谱产生、非线性光学和光通信系统等领域。