半导体激光放大器的理论与实验研究

从理论与实验上研究了1.3μm的法布里-珀罗放大器(FP-SLA)与行波放大器(TW-SLA).分析了半导体激光器的增益特性,指出了“准”行波放大器的优越性.     

灯抽运Nd∶YAG单程行波激光放大器研究

高平均功率Q开关窄脉冲固体激光器具有较多的应用需求,从目前激光材料研究的现状看,适合高平均功率Q开关窄脉冲激光运转的固体激光材料仍然很少,因此只能选择常用的Nd∶YAG晶体作为激光工作物质.由于Nd∶YAG激光材料的亚稳态能级粒子寿命较短,贮能不高,单级器件难以实现高平均功率窄脉冲激光输出,为此我们对振荡-放大结构形式的Nd∶YAG激光器进行了研究,目的是提高Nd∶YAG窄脉冲激光放大器的输出平均功率.从激光放大技术上说,有单程行波放大和多程再生放大等结构形式.单程行波放大对激光工作物质的尺寸要求不苛刻,结构紧凑,适合于工程应用,所以我们将Nd∶YAG激光放大器设计为单程行波放大结构形式.通过对激光放大过程的分析,我们认为单程行波激光放大由两个过程组成:将灯抽运能量转变为放大激光介质的贮能和将贮能转化为激光放大器的输出能量.因此要提高激光放大器的输出功率,必须使放大器激光介质中有较高的反转贮能,并且最有效地提取放大器中的贮能.通过对行波激光放大器的理论分析,推导出放大器提取效率与注入信号能量的关系式,并从理论上得出激光放大器输出能量与抽运能量的关系.实验结果表明理论分析能够指导实际Nd∶YAG激光放大器的设计,我们采用三级Nd∶YAG激光单程行波放大结构,获得平均功率121.5 W(重复频率50 Hz,脉宽7.8 ns)的调Q脉冲激光输出,激光效率1.35%.(OE36)     

具有稳定封装结构的1.3μm InGaAsP行波半导体光放大器

报道一种具有稳定封装结构的1.3μm InGaAsP行波半导体光放大器。由于采用了末端带高折射率类球面微透镜的锥形光纤耦合头,单模光纤与光放大器芯片之间的耦合效率达3～4dB,光放大器的光纤-光纤净增益达12～15dB。由于耦合光纤的固定采用了脉冲YAG激光定位焊接和真空退火技术,这种行波半导体光放大器的稳定性大为提高。     

两种新型泵浦腔结构片状激光放大器性能分析

介绍了两种新型闪光灯泵浦的不同泵浦腔构型片状激光放大器的结构组成，利用行波法对两种放大器的增益性能进行了实验测试，实验结果表明，采用模块化设计的阵列式片状放大器（MSA）比单口径片状放大器（SSA）具有更高的能量转换效率和增益能力。     

Ka波段三段损耗波导结构二次谐波回旋行波放大器的模拟与设计

研究了一种具有多段损耗波导结构的8ram二次谐波回旋行波放大器.通过稳定性分析,确定了放大器的工 作参数,并对其注.波互作用过程进行了详细的分析和讨论,完成了工作在35GHzTE02模二次谐波三段损耗波导结构回旋行波放大器的优化设计.非线性模拟结果表明,该互作用结构能有效地抑制寄生模式,在速度零散为3%的情况下,其峰值功率为125kW、增益为39dB、3dB带宽为4.3%.     

用于光纤传输系统的半导体激光放大器

本文主要介绍用于光纤传输系统的行波半导体激光放大器(TWSLA)。首先描述 TWSLA 的激光器刻面抗反射(AR)涂层的特性,然后描述半导体激光放大器(SLA)的重要特性,如小信号增益、信号增益饱和及噪声特性,最后讨论了 TWSLA 的结构设计。     

期刊文献索引及会议录

1.行波管用多级收集极提高行波管效率 Microwave J.(USA),Vol.18,№.8,pp.31～33,61,Aug.1975. 本文指出,通过回收行波管用过的电子注中的功率,可以提高其效率。作者叙述一种多级收集极技术,应使收集极效率达到85％,使总效率达到40％。设计用于14千兆赫新的卫星波段的行波管放大器 Microwaves(USA)Vol.14,№.6,pp.75～76 June.1975. 本文叙述1277 H 04R～028型行波管放大器,它用于满足14千兆赫新卫星波段的地面站需要。在20瓦输出功率下,其增益为53分贝。     

行波半导体激光放大器

论述行波半导体激光放大器(TW—SLA)的基本原理、结构和性能,对它在光纤通信中的应用及发展前景作了较全面的分析。     

行波半导体激光放大器电路模型

采用激光器多模速率方程 ,经过适当的数学处理 ,得到行波半导体激光放大器电路模型 .利用这个模型并借助通用电路模拟器 ,如 PSPICE,不仅可以模拟单个放大器的性能 ,而且可以模拟含有行波放大器的单片或混合OEIC.通过和已报道实验结果相比较 ,验证了模型的正确性     

一种具有行波传输匹配网络的输入匹配电路

提出了一种用于宽带放大器的新型输入匹配技术,给出了一种带行波传输匹配(TWM)网络的宽带共集电极输入匹配电路,对其TWM网络进行了详细分析.基于AWR软件的仿真结果表明:该TWM网络在宽频带内具有良好的输入阻抗匹配特性.采用截止频率为29.5 GHz的2μm InGaP/GaAs HBT工艺,设计了一款具有TWM输入匹配网络的宽带放大器,并成功流片.测试结果显示,该宽带放大器在40 MHz～22 GHz频率范围内可获得良好的输入匹配,输入反射系数S11稳定在-10 dB以下,功率增益在7.5 dB左右,其带宽范围几乎接近于晶体管的特征频率,直流功耗仅为20 mW左右.     

单片分布式放大器的研制

采用0.15μm GaAs pHEMT工艺,研制了单级和两级两种结构的微波毫米波单片分布式放大器.在设计中采用电阻-电容结构代替传统分布式放大器中的终端电阻以降低直流功耗,在输入端加入短路线增强静电保护.根据应用需求设计了相应的放大器电路结构,实现了两种分布式放大器,比较了这两种结构在增益与功率容限方面的特点.第1种分布式放大器采用单级四管结构,在10～40GHz频段内,增益为(9.4±1.1)dB,1dB压缩点最大输出功率为21.5dBm;第2种分布式放大器采用两级双管级联结构,在15～40GHz频段内,增益为(12.2±1.4)dB,1dB压缩点最大输出功率为17dBm.     

可调增益均衡性宽带MMIC低噪声放大器设计

文章提出了一种新颖的具有可调增益均衡特性的宽带全单片低噪声放大器电路设计方法,它将用于微波功率模块(MPM)的固态功率放大器(SSPA)链前端中的两项功能独立的电路(多级单片宽带低噪声放大器LNA和单片宽带频率均衡放大器FEA)组合设计在一块单片电路芯片中。其中LNA部分采用高效率高增益宽带级联型分布放大器取代常规的行波式分布放大器,使得放大器级数显著减少;频率均衡放大器提出用一种利用FET作可调元件的嵌入式低损无源网络来取代,使得放大器的增益特性在频带中部下凹可调,补偿了行波管“山丘状”功率增益特性。在此基础上完成设计的 MMIC LNA,仅使用3个0．25μm×120μm pHEMT,在6GHz～18GHz频带内,小信号增益14．3 ±0．8 dB,输入、输出反射损耗<-10 dB,NF<5 dB;嵌入可调增益均衡网络后,在其他性能参数基本保持不变的前提下,频带中部引入的电调衰减范围超过6．5 dB,完全满足MPM要求。     

iTerra Communications开发出高功率GaAs MMIC放大器

iTerra Communications公司开发出一种封装宽带GaAs MMIC行波放大器,在2~18GHz的宽带宽频率范围内,其饱和RF输出功率电平高。这种GaAs-MMIC行波放大器适用于宽带测试设备、电子战与电子对抗系统,以及任何要求高宽带增益和高输出功率的应用领域。该放大器的制造采用了少量外部元     

用于直接检测系统的行波半导体激光中继放大器

本文以半经典的电磁理论为基础,研究了行波半导体激光中继放大器的噪声和信噪比特性。分析表明:提高放大器接收的信号功率与饱和输出功率能够延长系统的无再生中继距离。我们用行波放大器作中继放大实验,得到了(9±2)dB 的线路增益。     

低偏振灵敏度行波半导体光放大器的实验研究

本文报导了一种具有低偏振灵敏度的行波半导体光放大器。通过有效地设计放大器的端面增透膜系，使得端面残余反射率低于１０－４，从而获得低于２ｄＢ的偏振灵敏度。     

晶体管测量放大器

实验室及加工厂试验和调整无线电设备时,常需用到测量放大器,它可以放大和测量弱信号.在配合测量系统时,又可测量行波系数.我们试制了一台晶体管化的测量放大器,现介绍于下.主要技术特性(一)放大器的工作方法有两种:作宽频带放大时可放大100～10000赫频率范围内的低频弱信号;在     

CMOS 1.4THzΩ 155Mb/s光接收机差分跨阻前置放大器

采用本土CSMC 0.6μm标准CMOS技术设计实现了一种用于光纤用户网的CMOS跨阻前置放大器.电路采用差分结构以提高共模抑制比,减小高频下电源波动和寄生反馈通路的干扰,抑制衬底耦合噪声和温漂,从而有效抑制前置放大器的噪声.同时前置放大器为双端输出,易与后面差分结构的主放大器级联,无需单端-双端转换电路和片外元件,电路结构更为简单,实现了单片集成.电路采用单级放大结构,比通常的多级电路更为稳定.测试结果表明,前置放大器在5V电源电压下增益-带宽积可达1.4THzΩ,等效输入电流噪声为1.81pA/ Hz,可稳定工作在155Mb/s(STM-1)的速率上.     

CMOS 1.4THzΩ 155Mb/s光接收机差分跨阻前置放大器

采用本土CSMC0.6μm标准CMOS技术设计实现了一种用于光纤用户网的CMOS跨阻前置放大器.电路采用差分结构以提高共模抑制比,减小高频下电源波动和寄生反馈通路的干扰,抑制衬底耦合噪声和温漂,从而有效抑制前置放大器的噪声.同时前置放大器为双端输出,易与后面差分结构的主放大器级联,无需单端-双端转换电路和片外元件,电路结构更为简单,实现了单片集成.电路采用单级放大结构,比通常的多级电路更为稳定.测试结果表明,前置放大器在5V电源电压下增益-带宽积可达1.4THzΩ,等效输入电流噪声为1.81pA/Hz,可稳定工作在155Mb/s(STM-1)的速率上     

返波激励的级联折叠波导行波放大器

利用折叠波导返波振荡器(FW-BWO)作为激励源,用于激励工作频率为216 GHz的折叠波导行波放大器.利用3D-Magic进行仿真实验,通过仿真优化,最终得到96 W的输出功率,整个电路的长度被设计为只有1 cm左右.通过该方法,显著地缩短了高频结构长度,有利于实现小型化的真空电子学太赫兹源,对集成化的太赫兹源设计具有重要的参考价值.     

行波及其应用

从传输线行波匹配原理出发，以分布式放大器理论为基础，给出了行波理论当今的三个很重要的运用－－行波管放大器，宽带行波匹配放大器和超宽带砷化镓微波单片集成电路行波混频器。