基于0.25μm MS/RF CMOS工艺的光电单片集成接收机设计

设计了一种单片集成的光电接收机芯片.在同一衬底上制作了基于同一工艺的光电二极管与接收机电路,以消除混合集成引入的寄生影响.这种单片集成接收机采用了先进的深亚微米MS/RF(混合信号/射频)CMOS工艺,利用这种新型工艺提供的新技术对原有光电二极管进行了改进,使其部分性能显著改善,并对整个光电集成芯片性能的提高有所帮助.     

基于0.25μm MS/RF CMOS工艺的光电单片集成接收机设计

设计了一种单片集成的光电接收机芯片.在同一衬底上制作了基于同一工艺的光电二极管与接收机电路,以消除混合集成引入的寄生影响.这种单片集成接收机采用了先进的深亚微米MS/RF(混合信号/射频)CMOS工艺,利用这种新型工艺提供的新技术对原有光电二极管进行了改进,使其部分性能显著改善,并对整个光电集成芯片性能的提高有所帮助.     

CMOS单片光接收机的带宽设计

设计了一个由调节型级联跨阻抗放大器(TIA)和双光电二极管(DPD)构成的光电集成接收机.给出了DPD小信号电路模型和单片集成光接收机的带宽设计方法,给出限制DPD和光接收机带宽的重要因素,分析和模拟了这个光电集成接收机的带宽,用低成本的0.6μm CMOS工艺设计出1.71GHz带宽和49dB跨阻增益的接收机,并给出测试结果.     

星载高灵敏度平衡光电探测器研究

设计了一种由平衡光电二极管芯片和跨阻放大器混合集成的星载高灵敏度平衡光电探测器。平衡光电二极管芯片采用双InP-InGaAs光电二极管单元单片集成的内平衡结构,以降低芯片自身噪声,提高探测器灵敏度。通过Cadence仿真软件对集成了正负双向电流输入电路、自动增益控制电路和反相器型输入电路的闭环放大器结构进行了仿真,得到等效噪声功率、带宽和增益三者之间的关系,制作出适配平衡光电二极管芯片的跨阻放大器。搭建1.55μm激光测试系统对研制的探测器进行性能测试,结果显示,其3dB带宽为1.58GHz,等效噪声功率密度为5.96pW/Hz1/2,共模抑制比为42.04dB(@DC～1.58GHz),在相干激光通信系统中的接收灵敏度达到-61dBm。     

高速12路并行CMOS单片光电集成接收机设计与实现

设计并实现了一个高速12路并行CMOS单片光电集成接收机.其每一路都包括一个光探测器、一个跨阻放大器以及后续放大电路.双光电二极管(DPD)结构可以提高接收机速度,但同时降低了响应度.在跨阻放大器电路中采用有源电感来展宽-3dB带宽.通过无锡上华(CSMC)0.6μm CMOS工艺流片并对芯片进行了测试.测试结果显示该接收机单路传输比特率可达0.8～1.4 Gb/s,总的12路可传输15Gb/s数据.     

一种混合集成1×4阵列平衡光电探测器的设计

针对合成孔径激光雷达中单个光斑观测视场受限的难题，设计了一种由阵列平衡探测器芯片和阵列跨组放大器芯片混合集成的1×4阵列平衡光电探测器。阵列平衡探测器芯片采用4对背照式InPInGaAs平衡光电二极管单片集成的内平衡结构，降低芯片寄生电容，提高器件的响应频率和一致性。通过倒装集成工艺将阵列平衡探测器芯片和阵列跨组放大器芯片进行集成，缩减像元间距，扩大成像视场。搭建测试系统对进行探测器性能评测，结果显示，其有效像元率达到100%，共模抑制比为33dB,3dB带宽为102MHz，等效噪声功率密度为2.0pW/Hz^1/2，增益实现三档可调，整体输出增益一致性为99%，满足合成孔径激光雷达大幅宽成像需求。     

单片光电集成回路研究进展

单片光电集成回路(MOEIC)综合应用微电子、光电子、新型材料生长与加工等高新技术,将光、电元件集成在同一衬底上,具有体积小、成本低、可靠性高等诸多优势,在军事和民用光电系统中都有广泛的应用。回顾了国外单片集成光接收机、单片集成光发射机的研究进程以及国内单片光电集成的技术发展,介绍了作为单片光电集成发展趋势的光电系统或子系统的单片集成、高速Si基单片光电集成等单片光电集成的前沿研究热点。     

UTC-PD和RTD单片集成的器件模拟研究

单行载流子光电二极管与共振隧穿二极管单片集成器件是一种新型高速光电探测器,也是高速光电单稳双稳转换逻辑电路的一个基本单元。用Atlas软件对该集成电路单元进行了直流和交流特性的模拟研究,模拟得到的3dB带宽最高可达9THz。模拟发现,光照强度、吸收层厚度、掺杂浓度、收集层浓度是影响器件3dB带宽的主要因素。研究了器件材料参数、结构参数与器件3dB带宽之间的关系,并得到在现行工艺下优化后的单行载流子光电二极管和共振隧穿二极管单片集成器件的工艺参数,模拟出3dB带宽为1.03THz。同时,对器件模拟和半导体工艺间的误差进行了分析和估计。这一工作为单行载流子光电二极管和共振隧穿二极管单片集成器件的设计和研制提供了工艺参数基础。     

高灵敏度CMOS光电集成接收机设计

设计了一个由调节型级联跨阻抗放大器(TIA)和双光电二极管(DPD)构成的CMOS光电集成(OEIC)接收机.具体分析了这个光电集成接收机的噪声和灵敏度及其相互关系.接收机中的噪声主要是电路中电阻的热噪声和MOS器件的闪烁噪声.提出了优化接收机灵敏度的方法.通过低成本的CSMC 0.6μm CMOS工艺流片并对芯片进行了测试.从测试眼图可知,该CMOS光电集成接收机可工作在1.25GB/s的传输速率下,灵敏度为-12dBm.     

1Gb/s CMOS调节型共源共栅光接收机

基于特许0.35μm EEPROM CMOS标准工艺设计了一种单片集成光接收机芯片,集成了双光电探测器(DPD)、调节型共源共栅(RGC)跨阻前置放大器(TIA)、三级限幅放大器(LA,limiting amplifier)和输出电路,其中RGCTIA能够隔离光电二极管的电容影响,并可以有效地扩展光接收机的带宽。测试结果表明,光接收机的3dB带宽为821MHz,在误码率为10-9、灵敏度为-11dBm的条件下,光接收机的数据传输速率达到了1Gb/s;在3.3V电压下工作,芯片的功耗为54mW。     

高速12路并行CMOS单片光电集成接收机设计与实现

设计并实现了一个高速12路并行CMOS单片光电集成接收机.其每一路都包括一个光探测器、一个跨阻放大器以及后续放大电路.双光电二极管(DPD)结构可以提高接收机速度,但同时降低了响应度.在跨阻放大器电路中采用有源电感来展宽-3dB带宽.通过无锡上华(CSMC)0.6μm CMOS工艺流片并对芯片进行了测试.测试结果显示该接收机单路传输比特率可达0.8～1.4 Gb/s,总的12路可传输15Gb/s数据.     

一种引力波探测用高灵敏度四象限光电探测器

针对引力波探测空间天线激光干涉仪对四象限光电探测器提出的低噪声、高灵敏度、高带宽的要求,设计了一种四象限光电探测器芯片与读出电路混合集成的低噪声光电探测器.四象限光电探测器芯片采用四个性能一致的双耗尽区InGaAs PIN光电二极管单片集成结构,以降低二极管电容,减小象限间隔,提高灵敏度.通过PSPICE软件对由探测器芯片、低噪声跨阻放大读出电路构成的探测器模块进行了仿真,优化了电路参数,计算出相应的增益、带宽、噪声功率密度.性能测试表明,研制的集成式探测器模的-3 dB带宽为28.3 MHz,等效噪声功率密度为1.7pW/Hz1/2,象限增益一致性为0.76％,基本满足空间激光干涉仪的需求.     

CMOS荧光波长检测芯片的设计与仿真

双结深光电二极管包括一深一浅两个光电二极管,深、浅pn结光电二极管的光电流比值I2/I1随入射光波长单调增加.文章基于0.5μm CMOS工艺对双结深光电二极管深、浅结光电流进行了数学建模和Matlab仿真.设计了片上信号处理电路,将双结深光电二极管深、浅结光电流比值转换成电压输出.仿真结果表明,信号处理电路的输出与ln(I2/I1)具有良好的线性关系.单片集成的CMOS波长检测芯片可用于未知荧光的波长检测和特异性分析.     

高灵敏度CMOS光电集成接收机设计

设计了一个由调节型级联跨阻抗放大器(TIA)和双光电二极管(DPD)构成的CMOS光电集成(OEIC)接收机.具体分析了这个光电集成接收机的噪声和灵敏度及其相互关系.接收机中的噪声主要是电路中电阻的热噪声和MOS器件的闪烁噪声.提出了优化接收机灵敏度的方法.通过低成本的CSMC 0.6μm CMOS工艺流片并对芯片进行了测试.从测试眼图可知,该CMOS光电集成接收机可工作在1.25GB/s的传输速率下,灵敏度为-12dBm.     

近红外锗硅光电探测器的研究进展

介绍了单片集成硅基光接收器相对于混合集成光接收器在光纤通信领域的应用优势,介绍了与硅微电子工艺兼容的、工作在波长λ=0．80～1．60μm近红外波段的锗硅光电探测器在单片集成硅基光接收器中的应用价值．描述了SiGe应变层特性．详细评述了近红外锗硅光电探测器的最新研究进展实例并对其未来作出展望．     

光收发器中光电集成接收芯片的实现

针对应用于850nm光通信中的10/100Mbit/s收发器,提出采用0.5μm标准CMOS工艺对其光接收芯片实现Si基单片集成。整体芯片面积为0.6mm2,共集成了一个双光电二极管的(DPD)光电探测器和一个跨阻前置放大电路,功耗为100mW,并给出了具体的测试性能结果。结果表明,在850nm光照下,光接收芯片带宽达到53MHz,工作速率为72Mbit/s。重点介绍了DPD光电探测器的原理和结构,并给出了相应的制造过程和电路等效模型,对整个光接收芯片进行了多种实用性测试,可以满足系统的性能要求。     

一种硅光电接收处理集成电路的技术研究

介绍了一种在硅衬底上集成光电二极管探测器和双极接收放大处理电路的单芯片光电集成电路OEIC。从理论上阐述了光电器件实现的原理;为实现光电探测二极管与单片双极集成电路的兼容,设计了光电探测器的专用结构,并研制了光电探测器的专用模型。对接收处理电路进行了模拟仿真和优化设计。建立了与双极工艺兼容的制作光电二极管探测器的专用工艺;采用该工艺,对光电器件进行了版图设计、工艺制作和测试研究,给出了初步试验的方法和结果。     

高灵敏度近红外光电变换器

TAOS公司(2000年版权)新推出的TSL265,是一种高灵敏度近红外光电变换器。它采用CMOS工艺在一个芯片上集成了一个光电二极管及一个互阻抗放大器。该器件的输出电压正比于照射在光电二极管上的近红外光强度。该器件的主要特点有:输出电压的幅度接近电源电压幅度;单电源     

一种与标准CMOS工艺兼容的光电集成接收机设计与实现

设计了一种与标准CMOS工艺完全兼容的高速光电探测器和宽带光电集成接收机,并采用0.6μm标准CMOS工艺流片. 测试结果表明,该光电集成接收机的性能已接近实用要求. 探测器的频率响应带宽为1.11GHz,光电集成接收机的3dB带宽为733MHz;在误码率为10-12条件下,对波长为850nm的输入光信号,灵敏度达到-9dBm.     

光电多芯片模块及其在高速计算机和光通信网络中的应用

为了改善高速计算机和通信网络中的通信延迟和连通性能,从20世纪90年代初的光电子单片集成到90年代末的光电多芯片模块,人们在这一领域进行了很多研究.根据国际上近年来的相关研究报道,介绍了光电多芯片模块(OE-MCM)的结构,并阐述了其制造工艺及其在高速计算机和通信网络中的应用.