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基于平面肖特基二极管的220GHz~330GHz分谐波混频器

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空间电子技术 2024年第4期21卷 71-76页

作者：纪东峰代鲲鹏王维波李俊锋余旭明南京电子器件研究所南京210016

为了满足太赫兹仪器仪表、被动成像、高速通信等系统对宽带谐波混频器的需求,基于平面肖特基二极管在25um厚的gaas基片上研制了工作频率可覆盖标准矩形波导WR-3.4主模工作频段(220GHz~330GHz)的太赫兹宽带分谐波混频器。文章对二极管结... 详细信息

为了满足太赫兹仪器仪表、被动成像、高速通信等系统对宽带谐波混频器的需求,基于平面肖特基二极管在25um厚的gaas基片上研制了工作频率可覆盖标准矩形波导WR-3.4主模工作频段(220GHz~330GHz)的太赫兹宽带分谐波混频器。文章对二极管结构进行了改进,采用“T栅”结构实现了低寄生阳极结,改善了肖特基二极管寄生特性,提升了二极管性能。利用单片集成技术实现了二极管与无源电路的微米级对准,保证了宽带分谐波混频器的实现精度。实测结果显示,分谐波混频器在220GHz~330GHz范围内单边带变频损耗小于12dB,中频工作带宽可达35GHz(变频损耗小于12dB),1dB压缩点在-4dBm附近。文章同时进行了多个分谐波混频器样品测试,测试结果的一致性验证了该技术方案工程化应用的潜力。

关键词：太赫兹分谐波混频器宽带单片集成技术肖特基二极管

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星载220 GHz分谐波混频器设计

固体电子学研究与进展 2024年第1期44卷 24-28页

作者：丁成魏星施永荣南京电子器件研究所南京210016 南京航空航天大学电子信息工程学院/集成电路学院南京211106

为满足星载辐射计系统应用,提出了一款220 GHz次谐波混频器。基于平面gaas肖特基二极管3D电磁模型,混频器电路和结构优化设计采用HFSS和ADS联合仿真实现。通过在50μm厚的石英基板上倒装反向并联二极管对以及采用纳米银胶将基板粘接在... 详细信息

为满足星载辐射计系统应用,提出了一款220 GHz次谐波混频器。基于平面gaas肖特基二极管3D电磁模型,混频器电路和结构优化设计采用HFSS和ADS联合仿真实现。通过在50μm厚的石英基板上倒装反向并联二极管对以及采用纳米银胶将基板粘接在硅铝波导腔的工艺方式,设计并加工实现了一款210~240 GHz分谐波混频器,单边带最小变频损耗仿真结果为7.33 dB,实测变频损耗优于9.6 dB。按照某卫星规定的各项环境试验条件验证其在不同环境条件下的性能,结果证明该混频器试验前后一致性较好。

关键词：太赫兹反向并联二极管对分谐波混频器肖特基二极管

基于硅通孔的三维微系统互联结构总剂量效应损伤机制研究

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原子能科学技术 2024年第8期58卷 1789-1796页

作者：王昊陈睿陈钱韩建伟于新孟德超杨驾鹏薛玉雄周泉丰韩瑞龙中国科学院国家空间科学中心北京100190 中国科学院大学北京100049 中国科学院新疆理化技术研究所新疆乌鲁木齐830011 中国工程物理研究院四川绵阳621022 南京电子器件研究所江苏南京210016 扬州大学江苏扬州225127

垂直硅通孔(TSV)作为三维集成微系统的核心技术之一,可以通过多个平面层器件的垂直堆叠有效降低互联延迟,提高集成密度,减少芯片功耗。利用^(60)Co γ射线实验装置,以自主设计的基于TSV的三维互联结构作为实验对象,进行了总剂量效应敏... 详细信息

垂直硅通孔(TSV)作为三维集成微系统的核心技术之一,可以通过多个平面层器件的垂直堆叠有效降低互联延迟,提高集成密度,减少芯片功耗。利用^(60)Co γ射线实验装置,以自主设计的基于TSV的三维互联结构作为实验对象,进行了总剂量效应敏感性分析。实验发现,随着累积辐照剂量的增加,TSV信号通道的插入损耗(S_(21))减小,回波损耗(S_(11))增大,信号传输效率不断降低。结果表明,总剂量效应诱发TSV内部寄生MOS结构产生氧化层陷阱电荷和界面态陷阱电荷导致了寄生MOS电容C-V曲线出现“负漂”现象,由此引起的信号通道特征阻抗不连续是TSV出现信号完整性问题的内在机制。基于RLGC等效电路模型,利用Keysight ADS仿真软件验证了TSV内部寄生MOS电容总剂量效应的辐射响应规律。

关键词：硅通孔总剂量效应寄生MOS电容插入损耗回波损耗

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S波段gaas超低噪声限幅低噪声放大器芯片的研制

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微波学报 2024年第3期40卷 85-89页

作者：舒畅彭龙新李建平贾晨阳洪伟东南大学信息科学与工程学院南京211111 东南大学毫米波国家重点实验室南京211111 杭州致善电子科技有限公司杭州310051 南京电子器件研究所南京210016

本文将限幅器嵌入到了低噪声放大器的输入级匹配电路,使得整体限幅放大电路的噪声系数为低噪声放大器的最小噪声系数而不需再加上限幅器的损耗,从而有效降低了整体限幅低噪声放大器的噪声系数。在此基础上,设计并实现了一款S波段限幅低... 详细信息

本文将限幅器嵌入到了低噪声放大器的输入级匹配电路,使得整体限幅放大电路的噪声系数为低噪声放大器的最小噪声系数而不需再加上限幅器的损耗,从而有效降低了整体限幅低噪声放大器的噪声系数。在此基础上,设计并实现了一款S波段限幅低噪声放大器芯片,实现了超低噪声与高耐功率的性能。测试结果表明,该款芯片在目前相近频段所有限幅低噪声放大器产品中噪声系数最小。在2.7 GHz~3.5 GHz工作频带内,实测噪声系数NF≤0.85 dB,增益≥29 dB,带内增益平坦度≤±0.3 dB,静态工作电流≤25 mA,1 dB压缩点输出功率≥8 dBm。在耐功率50 W(250μs脉宽、25%占空比)下试验30 min后不烧毁,恢复到常温时,噪声几乎无变化。芯片尺寸为3450μm×1600μm×100μm。

关键词：限幅低噪声放大器超低噪声高耐功率小型化

基于遗传算法的太赫兹多功能可重构狄拉克半金属编码超表面

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物理学报 2024年第14期73卷 107-120页

作者：栾迦淇张亚杰陈羽郜定山李培丽李嘉琦李佳琪南京邮电大学电子与光学工程学院南京210023 华中科技大学武汉光电国家研究中心武汉430074

多功能可重构超表面能够满足对器件小型化、集成化、适用于多场景应用的需求,是近几年的研究热点之一.本文采用狄拉克半金属作为可控材料,提出了一种太赫兹多功能可重构编码超表面.首先设计了一种顶部由狄拉克半金属材料构成的“回”字... 详细信息

多功能可重构超表面能够满足对器件小型化、集成化、适用于多场景应用的需求,是近几年的研究热点之一.本文采用狄拉克半金属作为可控材料,提出了一种太赫兹多功能可重构编码超表面.首先设计了一种顶部由狄拉克半金属材料构成的“回”字形结构的三层太赫兹编码超表面单元,利用外加偏置电压动态调节狄拉克半金属介电常数,使超表面单元在1.95 THz处实现2 bit编码.然后基于设计的编码超表面单元结构,利用遗传算法对编码超表面的阵列排布进行逆向设计,从而实现波束赋形、涡旋波束产生及雷达散射截面缩减等功能.研究结果表明,针对波束赋形,在1.95 THz处可以实现俯仰角在40°范围内、方位角在360°范围内任意角度的单波束与多波束反射,并且多波束中的各个波束的俯仰角和方位角都可以单独调控,提高了对太赫兹波束调控的灵活性;针对涡旋波束,可以产生拓扑电荷数为l=±1,l=±2的单涡旋波束,并且可以实现俯仰角在30°范围内、方位角在360°范围内任意角度的单涡旋波束与多涡旋波束调控;此外,在1.72—2.51 THz范围内可以实现大于10 dB的雷达散射截面缩减.因此,提出的狄拉克半金属编码超表面可以实现多种功能,且性能优良,在通信网络、天线和雷达系统等领域具有一定的应用前景.

关键词：狄拉克半金属遗传算法编码超表面多功能可重构

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基于石墨烯的全光纤主动锁模激光器

光学学报 2024年第7期44卷 92-100页

作者：苏友朋常建华陆天一崔志远涂倩朱云瀚南京信息工程大学天长研究院安徽滁州239300 南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心江苏南京210044

利用光纤倏逝波耦合效应,设计了一种基于石墨烯全光纤结构的主动锁模激光器。该石墨烯全光纤锁模器件基于侧面腐蚀的单模光纤,构建了银/聚二甲基硅氧烷(PDMS)/石墨烯的电容型结构,腐蚀的单模光纤置于PDMS和石墨烯之间。实验结果显示,在... 详细信息

利用光纤倏逝波耦合效应,设计了一种基于石墨烯全光纤结构的主动锁模激光器。该石墨烯全光纤锁模器件基于侧面腐蚀的单模光纤,构建了银/聚二甲基硅氧烷(PDMS)/石墨烯的电容型结构,腐蚀的单模光纤置于PDMS和石墨烯之间。实验结果显示,在电容结构两端施加与激光腔的共振频率一致及其整数倍的周期性方波电压信号,并对腔内光进行调制,可实现1558 nm光纤激光器的主动锁模。所设计的主动锁模激光器获得了基本频率及二次谐波的锁模脉冲,重复频率分别为12.2 MHz和24.4 MHz,实现了电控重复频率的脉冲输出。这种石墨烯全光纤锁模器件具有低成本、低功耗的优势,为实现灵活可控的主动锁模激光器提供了新思路。

关键词：激光器光纤激光器石墨烯全光纤结构主动锁模

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基于碳化钛的亮暗脉冲可切换锁模光纤激光器

中国激光 2024年第14期51卷 18-25页

作者：陆天一常建华戴腾飞苏友朋崔致远涂倩朱云瀚南京信息工程大学天长研究院安徽滁州239300 南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心江苏南京210044

提出了一种基于碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x))的亮暗脉冲可切换锁模光纤激光器。基于光沉积法将制备的Ti_(3)C_(2)T_(x)附着于腐蚀光纤表面,利用光纤倏逝波耦合效应提高光与Ti_(3)C_(2)T_(x)材料的相互作用。将该器件置于掺铒光纤激光器腔内... 详细信息

提出了一种基于碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x))的亮暗脉冲可切换锁模光纤激光器。基于光沉积法将制备的Ti_(3)C_(2)T_(x)附着于腐蚀光纤表面,利用光纤倏逝波耦合效应提高光与Ti_(3)C_(2)T_(x)材料的相互作用。将该器件置于掺铒光纤激光器腔内,当泵浦功率为110.2 mW时,获得了中心波长为1562.34 nm和1563.11 nm的双波长暗脉冲输出,脉宽为3.8 ns,重复频率为13.5 MHz,信噪比为49 dB。通过调节偏振控制器和泵浦功率,改变腔内偏振态,实现了亮脉冲、暗脉冲、暗亮脉冲对的工作状态切换。该光纤激光器具有产生暗脉冲泵浦阈值功率较低、光-光转换效率更高、可切换的优势,展示了碳化钛在亮暗脉冲光纤激光器中的应用潜力。

关键词：光纤锁模激光器倏逝场亮暗脉冲切换碳化钛

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微波光子集成芯片研究进展(特邀)

光学学报 2024年第15期44卷 483-506页

作者：恽斌峰胡国华史上清孙彧程威汪冬宇牛宏胜马迁崔一平东南大学电子科学与工程学院先进光子学中心江苏南京210096

微波光子技术是一种将微波与光波融合的交叉前沿技术,微波光子系统相比于传统电子系统具有带宽大、质量轻、损耗低、功耗低、抗电磁干扰等优势,在雷达电子战、传感、测量以及通信等领域有广泛的应用场景。基于光纤分立器件的微波光子系... 详细信息

微波光子技术是一种将微波与光波融合的交叉前沿技术,微波光子系统相比于传统电子系统具有带宽大、质量轻、损耗低、功耗低、抗电磁干扰等优势,在雷达电子战、传感、测量以及通信等领域有广泛的应用场景。基于光纤分立器件的微波光子系统已发展成熟并在相关领域得到应用验证,但是还存在体积大、功耗高、质量重的不足,亟需向微波光子集成芯片发展。本文对微波光子收发芯片、微波光子信号产生芯片、微波光子滤波芯片、微波光子波束形成芯片、微波光子频率测量芯片、可编程微波光子芯片的最新研究进展进行了梳理和分析,并对微波光子集成技术的未来发展趋势进行了展望。

关键词：集成光学微波光子光电集成微波光子集成芯片光电子

Zn杂质诱导GaInP/AlGaInP红光半导体激光器量子阱混杂的研究

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光子学报 2024年第1期53卷 1-12页

作者：何天将刘素平李伟林楠熊聪马骁宇中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程研究中心北京100083 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049

在gaas基GaInP/AlGaInP单量子阱结构外延片上分别使用磁控溅射设备生长ZnO薄膜和等离子增强化学气相沉积设备生长SiO2薄膜,以ZnO介质层作为Zn杂质诱导源,采用固态扩Zn的方式对激光器进行选择性区域诱导以制备非吸收窗口来提高器件的腔... 详细信息

在gaas基GaInP/AlGaInP单量子阱结构外延片上分别使用磁控溅射设备生长ZnO薄膜和等离子增强化学气相沉积设备生长SiO2薄膜,以ZnO介质层作为Zn杂质诱导源,采用固态扩Zn的方式对激光器进行选择性区域诱导以制备非吸收窗口来提高器件的腔面光学灾变损伤阈值,从而提高半导体激光器的输出功率和长期可靠性。在580~680℃、20~60 min退火条件下对Zn杂质诱导量子阱混杂展开研究,实验发现,ZnO/SiO2或ZnO/Si3N4复合介质层的采用比单一Zn介质层的杂质诱导蓝移量大,且在680℃、30 min的条件下获得了最大55 nm的蓝移量。分析结果表明,介质层所施加的压应变会将外延片表面gaas层中Ga原子析出,促使Zn原子进入外延层中以诱导量子阱混杂。通过测量光致发光光谱发现发光强度并没有明显下降,可为后期器件制作提供借鉴。

关键词：半导体激光器量子阱混杂复合介质层蓝移非吸收窗口