65 nm CMOS可集成ps级窄脉冲驱动器

光电集成工艺和高速光脉冲队列技术的发展使得新型光互连技术——光SerDes收发器得以提出。相比现有光互连技术,光SerDes技术具有更高速率、更低功耗和更高集成度的优点。但其对于驱动光开关产生长周期窄脉冲光信号的驱动电路的性能、工艺及集成度有了更高要求。提出了一种应用于光SerDes收发器的65nm CMOS工艺下的集成ps级窄脉冲驱动器。该驱动器可产生脉宽精确可调的长周期窄脉冲,可获得窄至13ps的脉冲输出,其工作电压范围宽达1.4~2.0V,时钟频率范围可由数KHz宽至25GHz。     

基于半导体开关皮秒脉冲发生器的研制

本文对光导开光的原理、特性进行了分析。利用高压电源对储能电容充电,激光器在接到触发脉冲指令时,发出脉宽为2ns的光脉冲信号驱动光导开关,储能电容内存储的能量通过光导开关释放到取样电阻上,输出高压脉冲信号。通过对电路基本参数的仿真,得到了光导开关在2ns激光脉冲控制下,输出高压脉冲与控制光脉冲响应良好,上升时间为169ps,脉宽为2ns。     

多量子阱空间光调制器的驱动电路研制

研制了一种通用可编程的多量子阱空间光调制器驱动电路。该电路利用软件预处理单元产生非线性光电转换控制信号,采用先粗扫再细扫的二次扫描方式,在保证扫描速度及分辨率的同时,有效降低像素单元电路的面积。通过调整驱动电路开关网络结构,减小了开关噪声,提高了输出精度。采用0.35 ?滋m CMOS模拟工艺,完成了64×64阵列的多量子阱空间光调制器驱动电路的版图设计及流片。测试结果显示,芯片可以很好地工作,驱动电压摆幅为0~VDD,驱动电压分辨率可调,最高至256级,单个像素版图面积仅为65 ?滋m×65 ?滋m,可以与多量子阱空间光调制器倒装在一起,满足多量子阱空间光调制器对驱动电路的要求。     

一种GaN FET的窄脉冲激光器驱动电源系统设计

针对半导体激光器驱动电路在低纳秒级对激光光脉冲调节困难的问题,研究了一种基于GaN高速半导体器件的半导体激光器的驱动方案,可实现激光光脉冲的宽度、高重复频率的高精度调节;在设计上,利用FPGA门电路现场可编辑、低功耗等特点,基于Xilinx Zynq平台搭建前置时序产生电路,输出时序信号;设计储能电路,通过驱动氮化镓场效应晶体管(GaN FET)作为开关控制储能回路,最终实现激光光脉冲低纳秒级的精密调节;经过实验验证和分析,该驱动电路能稳定输出脉冲宽度3~200 ns可调、重复频率0~1 MHz可调、峰值功率超过70 w、上升沿时间小于5 ns的激光光脉冲信号。     

基于S0I光子集成技术的高速微型光子开关及大规模矩阵光开关

光开关及矩阵光开关是在多个光信号通道之间实施信号交换的操作器件,可以在任何输入端和输出端之间建立信号连接。本项目利用先进光波导技术研制与开发高速集成光开关与矩阵光开关。利用绝缘体硅（SOD技术和硅材料的电光调制效应研制超高速光子开关,开关速度为纳秒量级;进而利用超短网络结构研制高度集成大规模矩阵光子开关,这也是本项目两个主要创新点。     

一种sigma-delta调制器结构的温度信号转换电路

针对基于CMOS衬底寄生三极管感温的温度传感器的温度信号转换问题,设计了一种sigma-delta调制器结构的模数转换电路。仅使用一个开关电容积分器和一个量化器就实现了温度信号电压到脉冲信号的转换,采用的斩波技术消除了运算放大器输入失调电压的影响,量化器采用预放大器接比较电路再接锁存器的结构,隔离回踢噪声并实现高速比较。电路采用TSMC 0.18μm 1P4M CMOS工艺设计,工作电源为1.8 V,功耗为270μW。仿真表明,系统输出的温度脉冲宽度可正确表示温度的高低。除了温度传感器,设计的Σ-Δ调制器还可用于其他模数转换场合。     

基于CPLD+LVPECL可调窄脉冲发生器的设计与实现

采用CPLD和具有速度极快的LVPECL门电路来实现脉宽可调的窄脉冲信号。利用CPLD提供的10 MHz激励信号和对延时芯片进行写延时控制字来产生所需脉宽。测试结果表明,该可调窄脉冲发生器能产生500 ps～20 ns范围内的脉宽可调、幅度约为400 mV的脉冲信号。     

一种可调延时超窄脉冲触发序列产生技术

为了实现高频信号在欠采样条件下的波形重构,递进延时超窄触发信号的产生成为顺序等效采样技术用于触发取样系统进行高频信号采样的关键。为此,设计了一种可编程延时触发序列产生及调理电路,在FPGA数字电路的控制下,通过计数器与延时模块产生可调延时触发序列,利用阶跃恢复二极管特性对产生的触发序列进行调理,产生一种延时步进可调、边沿极窄的脉冲信号。通过对该电路进行测试,结果表明,输出脉冲信号步进范围0～-2.4 ns可调,分辨率可达1 ps,且边沿跳变时间可以达到120 ps内,幅度可达到8 V左右。该延迟脉冲和调理电路可应用于通信、雷达等信号探测设备中,对于高频信号的获取与分析具有重要意义。     

一种高性能脉冲信号处理电路模块

针对电力电子器件驱动脉冲信号性能指标多、要求高、处理难度大的问题,设计并制作一种高性能脉冲信号处理电路模块,采用EDA高速电路技术完成设计,LTspice对电路系统仿真并进行实验测试,测试指标相比国内研究现状有显著提高,实现1 MHz的高速脉冲正向整流,输出电平可控,脉宽调节范围达到20%至60%,上下沿时间控制在25 ns以内,其中下降沿时间低至13 ns,传输延时调节范围20 ns至110 ns,2 MHz脉冲信号各项指标也得到大幅提升,从而有效提高驱动电路与主电路效率。进一步优化器件的选择与布局并采用更精密的制作工艺,有望处理频率高达5 MHz的脉冲信号,使电力电子电路更加集成与高效。     

FPGA在光开关模块控制电路中的应用

基于光开关在光传输交换中所起的重要作用,本文简要介绍光开关驱动电路的硬件连接,重点阐述光开关工作时序的FPGA实现方法。     

Interrogation of surface plasmon resonance sensors using temporally stretched ultrashort optical pulses

We propose a novel technique that has the potential to realize interrogation of surface plasmon resonance (SPR) sensors at very high speed. In contrast to the incoherent light source used in the traditional wavelength interrogation schemes, a broadband coherent laser generating short optical pulses at a high repetition rate is used along with a highly dispersive optical element. The dispersion causes strong broadening of the optical pulses, and the temporal pulse shape could exactly resemble the spectral distribution of the pulses due to the induced linear chirp. Therefore, by measuring the changes in the pulse shapes with a single high-speed photodetector, the spectral response of the SPR sensor can be obtained for each input pulse and the interrogation speed could reach the repetition rate of the pulse train. This could enable SPR measurements at the speed of tens of MHz or higher, which is well beyond that of other current SPR interrogation techniques. We experimentally demonstrate that, by measuring the variations in the pulse shapes of the chirped pulses, sensitive SPR measurements can be made. Implementing this scheme with a femtosecond fiber laser and other fiber optic components also show the potential to realize more compact and integrated SPR systems.     

一种模拟单粒子瞬态产生和测量方法

为了提高利用静态随机存取存储器(SRAM)型现场可编程门阵列(FPGA)评估集成电路单粒子瞬态(SET)的精度,在瞬态脉冲的产生方面以及瞬态脉冲在FPGA中的传播特性方面进行了研究。提出一种基于IDELAY2延迟元件的瞬态脉冲产生和测量方法,利用该方法可以连续产生和测量宽度增量为78ps的正脉冲(0-1-0)和负脉冲(1-0-1),同时在FPGA内部实现8种不同的门电路逻辑链,研究它们对瞬态脉冲宽度的影响。实验结果表明该瞬态脉冲产生和测量方法实现简单,可以在不改变电路布局布线的前提下,改变注入脉冲的宽度,且计算得到的理论脉冲宽度与实际测量的误差小于7%,同时8种不同的门电路逻辑链对瞬态脉冲宽度的影响和门类型以及脉冲类型有关,与初始输入瞬态脉冲宽度无关。     

PCI Express中2.5Gbps高速SerDes的设计与实现

PCI Express是当前广泛应用的高速串行传输标准,其V1.0版本提供2.5Gbps的高速传输带宽。对于高速串行传输而言,精确的发送定时与接收同步是其关键技术。本文在详细分析PCI Express物理层技术的基础上,特别针对串行接收端的数据时钟恢复CDR技术展开研究,采用基于锁相环结构的数据时钟恢复技术设计了一款2.5Gbps速率的高速物理层电路,并基于0.13μm CMOS工艺设计了版图实现。基于HSPICE的模拟结果表明,此设计完全满足了PCI Express的要求,其抖动的均方根值为1.51ps,峰峰值为8.14ps。     

数字超声检测仪中窄带激励脉冲的CPLD实现

为了提高数字式超声波检测仪系统的距离分辨率,使超声检测系统具有探测速度快、精度高、分辨率高、可靠性高等优点,要求激励i脉冲的脉宽和频率具有可调性.采用分频器的设计思想,给出了一种频率、脉宽可调的窄脉冲发生器设计原理,并用CPLD实现了一种可满足数字超声波无损检测仪激励信号需要的脉冲信号发牛器,通过实验仿真证明所产生的窄带激励脉冲具有频率,脉宽可调的特点,从而提高了系统性能,使参数凋整更加方便.同时,还可用于其它需要产生频率,脉宽可变脉冲的场合.     

Research progresses of SOI optical waveguide devices and integrated optical switch matrix

1Introduction Dense wavelength division multiplexing(DWDM)is the most powerful method to upgrade the transmission capacity of the optical fiber transmission system.In DWDM system,the enormous available bandwidth is utilized by multiplexing laser beams with different wavelength in one single fiber.With DWDM technology,parallel transmission of data streams with different format leads to high speed information communication,thereby reduces the requirement for the high speed electronic device…     

X射线探测用SSPA器件的数据采集系统

设计了一种供Ｘ射线ＳＳＰＡ（Ｓｅｌｆ ｓｃａｎｎｅｄ ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ ａｒｒａｙ）器件使用的８位高速数据采集系统。Ｘ射线ＳＳＰＡ的视频信号是窄脉冲,所以必须采用峰值保持,同时为了在同一系统中测量多路信号,设计了一多路开关。在使用Ｘ射线ＳＳＰＡ器件时需对视频信号进行逐位高速采集,因此所有视频信号在一次逐位转 换完毕,存储在帧存储器中,然后再逐位读出。所以本系统主要包括多通道开关、峰值保持、高速     

TC3340光端机在某网络系统应用问题分析

在某网络系统中,采用TC3340光端机作为光电转换设备。与交换机组网的过程中,因为光纤链路故障导致所有该型号光端机与交换机连接的端口均被禁用（disabled）,使前后端系统无法通讯,导致网络中断。通过网络隔离技术将光端机自愈环对封装在独立的安全区域中,保证同一对光端机的内部通讯,将其他光端机组成的自愈环隔离开来,有效解决因自愈环对收到破坏引起的链路震荡问题。     

Design of a high-repetition rate photon source in a quantum key distribution system

Photon source with high-repetition quantum message transmission is needed in the quantum key distribution (QKD) system for long distance and high-repetition rate. We design high-repetition-rate weak coherent light by applying a practical QKD system with decoy states and polarization coding including an FPGA-based true random number generator, narrow pulse shaping under the modulation of high-speed true random number as well as its laser driver. The test indicates that the repetition rate of such light can attain a high performance of 650 MHz, pulse width less than 300 ps, stability of pulse amplitude better than 5%, and extinction rate better than 1000:1.     

A terabit multiservice switch

This article describes a terabit multiservice switch architecture. Because of its multiterabit switching speed, quality of service (QoS) support capability, multiprotocol capability including TDM, and scalability, the Cyclone switch architecture is directly applicable in the following areas and many more: multiterabit switching at the Internet core, terabit routers and carrier-class ATM or MPLS switches; aggregation for all optical networks; unified packet/circuit switching platform; and high-end enterprise applications. The Cyclone switch architecture enables a scalable switching platform from multiple Gbits to multiple Tbits per second in five custom 0.18-micron CMOS ICs. A wire-speed scheduling capability supports eight quality of service classes and a million flows