InP基长波长单片集成光接收前端的设计和制备

叙述了利用InP基长波长pin光探测器和异质结双极晶体管(HBT)单片集成实现光接收前端的设计和制备方法.pin光探测器和HBT采用共享层结构,这样的结构不仅性能优于堆叠层结构,而且制备工艺兼容.制备的HBT截止频率达到30GHz,pin光探测器的3dB带宽达到了15GHz,集成光接收前端的3dB带宽达到3GHz,跨阻放大倍数达到800.     

新型长波长可调谐光电探测器

通过将GaAs基滤波器与InP基探测器键合在一起，实现了一种新型可调谐的长波长光电探测器。通过热调谐，在13V的偏置电压下，峰值波长从1540．1nm红移到1550．6nm，实现了10．5nm的调谐范围，响应线宽维持在0．6nm，量子效率也保持在22％左右。从理论上分析了器件的调谐原理，利用传输矩阵法模拟了滤波器的透射光谱，并通过实验加以了验证。     

一种改进光探测器高速性能的新方法

研究了一种在光探测器的结构设计中加入平面螺旋电感从而提高光探测器高速性能的新方法。对影响探测器频率响应的因素进行分析,结果表明,增加电感值可以减小结电容对高速性能的限制,仿真结果也得到同样的结论。根据理论分析结果制作出探测器并进行测量,测量数据显示,未加电感的光探测器高速性能只能达到2GHz,而加电感的光探测器高速性能最大,可以达到5GHz,证明了电感值的增加可以明显提高器件的高速性能,得到了与理论分析一致的结果。     

半导体环形激光器的输出耦合及阈值增益分析

通过三维光波导的模式耦合理论分析了半导体环形激光器(SRL)与直波导的耦合系数,用耦合系数的解析表达式结合SRL自再现条件分析了SRL各参数对阈值增益的影响.分析结果表明,耦合系数随波导宽度和厚度、波导间距的增大而减小,随SRL半径的增大而增大;阈值增益随波导宽度和厚度、波导间距的增大而增大,随SRL半径的增大而减小.     

HBT大信号模型及PIN/HBT集成光接收前端设计

对GP大信号模型及其参数提取方法进行了研究,并对发射极尺寸为2μm×19μm的InP/InGaAs HBT进行了建模.模型的仿真结果表明,所建模型能较为精确地表征实际HBT器件的直流和高频小信号特性.基于建立的HBT大信号模型设计并制备出InP基PIN+HBT单片集成光接收前端,经在片测试,集成前端的3dB带宽可达3GHz.     

流图法在光探测器芯片高频特性测量校准上的应用

在采用光调制法测量光探测器芯片高频响应特性的过程中,测试系统往往忽视光调制器响应、高频探针衰减以及端口间失配等误差中的一项或几项.为了降低校准不完善对结果造成的误差,文中提出了基于信号流图的系统校准分析方法,考虑了各种频响误差及端口间失配的影响,推导出校准公式.利用该法对一种光探测器的典型测试系统--基于LCA(lightwave component analyzer)的测试系统做了进一步校准分析,在130MHz～20GHz范围内,测量了一种新型光探测器的高频响应参数S21,结果表明经流图法校准的S21参数比仅使用原有校准算法有明显改善,证明了该方法的可行性.     

PIN光探测器的小信号电路模型参数的提取

提出了一种利用自适应遗传算法提取p-i-n光探测器小信号电路模型参数的方法.文章首先根据p-i-n光探测器的物理结构确定其等效电路模型,进而采用自适应遗传算法对测量的S参数进行拟合,提取模型参数.自适应遗传算法自动优化交叉概率和变异概率,避免了以往遗传算法中易早熟的缺点.利用该法成功提取出模型的10个参数,建立光探测器小信号电路模型.在130 MHz～20 GHz范围内的实验结果表明,模型仿真结果和测量结果相吻合,证明了这种参数提取方法的可靠性.     

光外差法测量光探测器频率响应的系统校准

通过实验证明了光外差法测量光探测器频率响应特性的一种校准方法的有效性.首先根据光外差法的基本原理详细推导了光探测器频率响应的表达式.发现了激光器调谐过程中的输出不稳定性是影响光外差法测量光探测器频率响应特性结果准确性的主要原因.激光器的输出不稳定性主要表现在输出光的偏振方向、光功率以及光谱不稳定造成的拍频信号线宽变化.实验对两个3dB带宽分别为10GHz和50GHz的探测器进行测量,逐一比较了采用与没有采用相应校准方法的结果,验证了该校准方法的有效性.