基于微波散射参数分析半导体激光器的寄生效应

（电子科技大学光电信息学院，成都６１００５４）摘要：通过封装前后半导体激光器散射参数的对比，提出了一种基于微波散射参数分析半导体激光器寄生效应的方法。借助
该方法对半导体激光器的寄生电阻、电容和电感对寄生效应的贡献进行分析。实验结果与理论分析结果相吻合，该方法只需测量半导体激光器的反射系数，非常简单、准确。关键词：半导体激光器；寄生网络；寄生参数；散射系数
ＺｏｕＸｉｎｈａｉ，ＺｈａｎｇＳｈａｎＮｉａｎ，ＺｈａｎｇＹａｌｉ，ＬｉｕＹｏｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００５４，Ｃｈｉｎａ）
中图分类号：ＴＮ２４８文献标志码：Ａ文章编号：２０９５— ２７８３（２０１３）０４— ０２７９ —０３
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇｐａｒａｓｉｔｉｃｓｂａｓｅｄｏｎｍｉｃｒｏｗａｖｅｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｌａｓｅｒｄｉｏｄｅ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｅｐｒｏｐｏｓｅａｎｏｖｅｌｍｅｔｈｏｄｆｏｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇｔｈｅｐａｒａｓｉｔｉｃｓｏｆｐａｒａｓｉｔｉｃｎｅｔｗｏｒｋｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｃａｔ —
第８卷第４期２０１３年４月
中国科技论文
ＣＨＩＮＡＳＣＩＥＮＣＥＰＡＰＥＲ
Ｖｏ１．８Ｎｏ．４
Ａｐｒ．２０１３
基于微波散射参数分析半，张雅丽，刘永
半导体激光器的寄生效应主要来自于外部寄生参数，诸如金丝和热沉等。由于寄生效应会降低封装器件的整体性能尤其是在高频工作下的性能＿１］，因此有必要对半导体激光器的寄生参数的影响进行分析；其次由于封装激光器的等效电路元件与实际封装结构和芯片有对应关系，通过分析可以知道哪部分封装结构和芯片寄生参数对封装后激光器的整体性能有较大影响，在器件封装设计过程中应该重点考虑这些封装结构的设计，这些工作对于优化激光器的封装和性能至关重要＿３Ｊ。众所周知，寄生网络会影响本征激光器对高频的响应。为了分析封装后激光器的寄生参数，传统的方法是比较封装前后器件的传输函数从而得到激光器的寄生效应。这种方法需要对本征激光器的高频响应和封装后激光器的高频响应分别测试ｌ＿４］。本征激光器的高频响应可以通过光调制技术直接得到，但是测试装置复杂。封装后激光器的高频响应也可以通过电调制技术测量得到，但需要电光校准技术。笔者研究了半导体激光器散射参数并提出一种用来分析激光器寄生效应的新方法。实验分析结果与光调制法得到的结果进行对比。对寄生网络中各个寄生元件对寄生效应的影响进行分析，并给出了优化激光器封装的几点可行建议。
ｔｅｒｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆａｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｌａｓｅｒｃｈｉｐａｎｄｌａｓｅｒｄｉｏｄｅ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｐｅｒｆｏｒｍｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓａｇｒｅｅｗｅｌｌｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｈｏｗｔｈｅｐａｒａｓｉｔｉｃｓｃｈａｎｇｅｗｉｔｈｔｈｅｐａｒａｓｉｔｉｃｅｌｅｍｅｎｔｖａｌｕｅｓｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｎｌｙｒｅｑｕｉｒｅｓｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｌａｓｅｒｄｉｏｄｅ，ｗｈｉｃｈｉｓｓｉｍｐｌｅｄｕｅｔＯｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ－ｄｏｍａｉｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｌａｓｅｒｓ；ｐａｒａｓｉｔｉｃｎｅｔｗｏｒｋ；ｐａｒａｓｉｔｉｃｓ；ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ

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半导体激光器件中的微波电路与调制技术研究

半导体激光器件中的微波电路与调制技术研究激光技术在现代通信、医疗、生物学等领域扮演着重要角色。

半导体激光器件作为一种被广泛应用的激光源，其性能的优化对于提高激光器件的效率和稳定性至关重要。

在半导体激光器件的研究中，微波电路与调制技术起着不可忽视的作用。

本文将重点探讨半导体激光器件中微波电路与调制技术的研究现状和发展趋势。

半导体激光器件的工作原理是在一个单一的半导体材料晶体中通过电流注入来产生激光。

为了实现高效能的激光器件，需要有效地控制电流注入和调制信号的作用。

微波电路和调制技术为该过程提供了关键的支持。

一种常见的用于半导体激光器件调制的微波电路技术是外差调制。

外差调制通过在半导体激光器件前后分别添加不同频率的驱动电压，来实现对激光光强的调制。

这种技术被广泛应用于高速光通信和激光雷达等领域。

研究人员通过改进微波电路的设计，优化驱动电压的频率和幅度，可以实现高速、高效率的光强调制，从而提高激光器件的性能。

除了外差调制技术，还有一种常见的用于半导体激光器件调制的微波电路技术是直接调制。

与外差调制技术不同，直接调制技术直接将驱动电压应用于激光器件，实现对光强的调制。

这种技术简单、灵活，适用于低速率的光通信和激光显示等应用。

微波电路在直接调制技术中起到了关键的作用，通过优化电路的带宽、衰减和阻抗匹配等参数，可以实现高质量的光强调制。

微波电路的设计不仅仅涉及调制技术，还包括射频放大器和滤波器等模块的设计。

射频放大器可以增加驱动电压的幅度，提高调制的效果。

滤波器可以去除杂散的谐波和噪声，减少对激光器件性能的干扰。

因此，微波电路设计的关键在于平衡增益、带宽和噪声指标，同时考虑电路的稳定性和可靠性。

近年来，随着激光器件的高速化和高集成度的需求，微波电路与调制技术也在不断发展。

一种新兴的趋势是集成微波电路和激光器件，实现光电子一体化。

这样可以减小激光器件与微波电路之间的连接损耗和电容噪声，提高系统性能和可靠性。

集成微波电路和激光器件的常用技术包括基于硅光子学和III-V族化合物半导体材料的混合集成技术。

微波散射参量

微波散射参量微波散射参量(s-parameter):两端口网络（1）对于微波两端网络：若a1和a2表示入射功率波，b1和b2表示反射功率波，a2= 0即是“负载ZL=输出端的反射阻抗Z0”的情况（输出波完全被负载吸收），a1 = 0即是“输入(信号源)阻抗ZS = 输出端的反射阻抗Z0”的情况（一般取 ZS = Z0 = 50Ω），则该两端网络可用用入射波 (a1，a2) 和散射波 (b1，b2) 的线性关系来表示：b1= s11 a1 + s12 a2, b2= s21 a1 + s22 a2,式中的sij即称为散射参量，它们的意义分别是：s11 = b1 / a1 ] (a2 = 0时) 为输入端功率反射系数 (在输出端负载匹配时)；s22 = b2 / a2 ] (a1 = 0时) 为输出端功率反射系数 (在输入端负载匹配时)；s21 = b2 / a1 ] (a2 = 0时) 为正向转移功率增益 (在输出端负载匹配时)；s12 = b1 / a2 ] (a1 = 0时), 反向转移功率增益 (在输入端负载匹配时)。

在微波领域，s-参量用得比较多，因为它比其他种类的参量容易测量。

例如，在ZS = Z0 = 50Ω时，s11和s22就等于电压反射系数，可直接测量；而s21和s12的模就等于反向和正向转移电压增益的平方根，可用矢量电压表进行测量。

s-参量与y、h、z等其它参量之间可相互转换，例如：h11 = [ (1+ s11) (1+ s22) - s12 s21 ] Z0 / [ (1- s11) (1+ s22) + s12 s21 ] ，h12 = 2 s12 / [ (1- s11) (1+ s22) + s12 s21 ] ，h21 = - 2 s21 / [ (1+ s11) (1+ s22) + s12 s21 ] ，h22 = [ (1- s22) (1- s11) - s12 s21 ] Y0 / [ (1- s11) (1+ s22) + s12 s21 ] 。

微波辐射的生物效应研究

微波辐射的生物效应研究微波技术是一种高频电磁辐射技术，广泛应用于通信、雷达、医疗等领域。

然而，微波辐射对人和动物的生物效应一直是争议的焦点。

一方面，微波技术的方便和高效带来了极大的经济和社会效益；另一方面，微波辐射对健康的影响还需深入研究。

本文旨在探讨微波辐射的生物效应并总结近年来的研究进展。

一、微波辐射的基本特性微波辐射是指频率在300MHz到300GHz之间的电磁波，具有穿透力强、波长短、传输速度快、易于聚焦成束等特点。

微波技术广泛应用于通信、雷达、卫星通讯和医疗设备等领域，也被人们广泛关注其对生物体的影响。

二、微波辐射的生物效应微波辐射对生物体的效应有两个方面。

第一方面是吸收效应，即微波辐射被生物组织吸收并转化为热能，导致组织升温。

第二方面是非热效应，即微波辐射的非热效应对生物体产生不良影响。

1. 热效应热效应是微波辐射最常见的效应，也是最容易量化的效应。

生物体组织对微波辐射的吸收取决于微波的功率、频率，以及组织的电导率、介电常数等参数。

当微波功率较大时，会引起组织升温，超过一定温度后就会引起生理反应和组织损伤。

长期高剂量的微波辐射引起的生物影响，大都是通过热效应引起的。

2. 非热效应除热效应外，还存在微波辐射的非热效应对生物体的影响，包括电生理效应、细胞膜效应、DNA/RNA效应等。

这些效应不涉及组织的升温，但对生物体产生不利影响。

由于微波辐射对生物体的影响主要是非热效应，因此需要深入探究微波辐射引起的生物效应机理。

三、微波辐射的生物化学效应微波辐射下的生物体会发生生物化学反应，从而影响生物体的生理功能，这是微波辐射产生生物效应的重要路线之一。

1. DNA/RNA效应微波辐射对 DNA/RNA 的影响是微波生物效应研究的一个重要方面。

研究表明，微波辐射会导致 DNA/RNA 的促使突变、基因表达异常等。

还有报道称，微波辐射会导致血细胞核的畸变、细胞凋亡等。

2. 抗氧化系统抗氧化系统是人体的重要保护机制之一，可以消除细胞内产生的代谢有毒物质和自由基，保护细胞健康。

寄生参数对半导体激光器直接调制特性的影响

摘要：过理论推导和模拟计算，出激光器调制带宽和其它参数之间的关系。分析了不同张驰通给振荡频率、减系数和寄生参数下的调制特性。结果表明当寄生参数过大时，光器的３ｄ衰激Ｂ调制带宽主要受寄生参数限制，因而只能在解决了寄生参数限制的前提下，通过对器件的有源区和结构
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寄生参数对半导体激光器直接调制特性的影响
林涛，林楠，马新尖，郑凯，马晓宇
（．西安理２大学自动化与信息工程学院，陕西西安７０４；．中国科学院半导体研究所，北京１０８１１２１０８２００３）
２Ｉｓｔｔｏｍｃｎｕｔｒ，ｈｎｓｃｄｍｆｃｎｅ，Ｂｉｎ００３Ｃｉａ．ｎｔｕｅｆＳｉｄｃｓＣｉｅＡａｅｙｏｉｃｓｅｉ１０８，ｈ）ｉｅｏｏｅＳｅｊｇｎ
Ａｂｔａｔ：ｒｈｅｒｌｔｏｓｐｂｔｅＤｄｌｔｏｎｗｉｔｓａｄｏｈｒｐｒｍｅｅｓｉｂｔｉｅｈｏｇｓｒｃＩｅａｉｎｈｉｅｗｅｎＬｍｏｕａｉｎｂａｄｄｈｎｔｅａａｔｒｓｏａｎｄｔｒｕｈ１
西安理工大学学报Ｊｕｍｆｉａｎｖｒｔｏｅｈｏｇ（０ｏ．７Ｎ．ｏｍａｏ ’ｎＵｉｅｉｆｃｎｌｙ２１）Ｖ１２ｏ３ＸｓｙＴｏ１
文章编号：０６４１（０１０－２５０１０－０２１）３０９－６７

半导体激光器件中的纠缠光与量子信息处理研究

半导体激光器件中的纠缠光与量子信息处理研究近年来，随着量子计算和量子通信的迅猛发展，人们对于如何实现更稳定和高效的量子信息处理方法的研究也越来越深入。

在这个领域中，半导体激光器件中的纠缠光起到了重要的作用。

本文将探讨半导体激光器件中纠缠光的生成、特性以及其在量子信息处理中的应用。

半导体激光器件是一种基于半导体材料制造的激光器件，其具有小尺寸、低成本和高效率等优点，使得它成为了当前最关注的激光器件之一。

然而，传统的半导体激光器件存在着一些问题，在量子信息处理中应用受到了限制。

为了克服这些问题，人们开始研究纠缠光在半导体激光器件中的应用。

纠缠光是一种特殊的光，其量子态描述的是两个或多个光子之间存在一定的相互关联关系，即使它们在空间上相隔很远，改变一个光子的状态也会立即反映在另一个光子上。

这种“超距”效应使得纠缠光在量子通信和量子计算中具有巨大的潜力。

在半导体激光器件中生成纠缠光是一个挑战性的任务，但是经过近年来的研究，取得了一些重要的突破。

一种常见的方法是利用半导体超晶格结构中的非线性效应来实现纠缠光的生成。

通过在半导体材料中引入特定的结构，可以使得光子对在非线性介质中发生相互作用，从而实现纠缠光的产生。

纠缠光在半导体激光器件中的特性也是研究的重点之一。

与传统的激光光束相比，纠缠光具有更高的相干性和光子数分布的特殊性质。

这使得纠缠光在量子信息处理中具有更广泛的应用。

例如，在量子计算中，纠缠光可以用来进行远程量子门操作，实现分布式量子计算。

在量子通信中，纠缠光可以用来实现安全的量子密钥分发和量子隐形传态等。

除了生成和特性研究之外，半导体激光器件中纠缠光的应用也是研究的重要方向。

通过将纠缠光与其他光学器件结合，可以实现一系列的量子信息处理任务。

例如，利用半导体激光器件中的纠缠光可以实现量子相干调制和非线性干涉等操作，用于量子门的实现。

还可以利用半导体激光器件中的纠缠光来传输和存储信息，实现量子通信和量子存储。

1.55μm波长InGaAsP微盘半导体激光器的室温激射性质

ｅｉｘａｇｏｈａｄｅｃｉｇＴｅｅｅａｓｇｕｄｏｕｓｄａｄｃｕｔｕｕｖｃｐｔｉｒｗｔｔｎ．ｈｙｗｒｌｌｉｎｅｂｔｐｌｏｉｏｓａｌｎｈｌａｎｒｈｅｎｎｎｗａｅ（ｗ）ｐｉｌｕｉｇＴｅｏｔａｐｍｐｎ．ｃｈ
室温条件下采用光学泵浦，对该类器件均实现了脉冲和连续激射，输出波长在１～．２ｍ之间，在脉冲和连续．１５ｌ５５ａ
输出下阈值泵浦能量分别为６４和１９ｌ０Ｗ，激射波长随着热效应增加而呈现红移现象。该类器件在未来全光网络ａ和集成光路中具有良好的应用前景。关键词：ＩＧＡｓ；微盘激光器；多模光纤；光学泵浦：集成光路ｎａＰ
伍冠洪，ＪＧｃｎｍｅ２．Ｍｌｅｙ
（．长沙理工大学物理与电子科学学院，长沙４０７：１１０６２．爱尔兰国立科克大学物理系，科克，爱尔兰）
摘
要：经过外延生长和腐蚀分离后，直径为ｌ１ｍ的独立微盘激光器件分别被粘附在多模光纤的端面上。在～０ｌａ
ＷＵａ－ｏｇ，ＪＧｃｎｍｅＧｕｎｈｎ．ＭＩｅｙ
（．ｃｏｌｆｈｓｓｎＥｅｔｎｃＳｉｃ，ｈｇｈＵｎｖｒｉｆｃｎｅｄＴｃｎｌｇ，ｈｇｈ４０７，ｈｎ；１ＳｈｏｏＰｙｉｄｌｒｉｃｎｅＣａｓａｉｅｓｙｏＳｉｃａｃａｃｏｅｎｔｅｎｅｈｏｏｙＣａｓａ１０６Ｃｉａｎ

半导体激光器件中的散射效应与传输性能优化

半导体激光器件中的散射效应与传输性能优化在半导体激光器件中，散射效应是一个非常重要的因素，它会对器件的传输性能产生重大影响。

因此，优化散射效应对于提高半导体激光器件的性能至关重要。

本文将探讨半导体激光器件中的散射效应和传输性能优化的方法和技术。

首先，我们需要了解散射效应是如何影响半导体激光器件的传输性能的。

散射效应是由于材料内部的结构不均匀性导致的光子的随机散射。

散射会导致光子的传输路径变长，增加光子的损耗和散射角度的变化。

这些效应会降低激光器件的传输效率和功率输出。

为了优化激光器件的传输性能，我们可以采取以下几种方法。

首先，材料的纯度和均匀性是关键因素。

纯度高的材料可以降低散射源的数量，减少散射效应。

同时，均匀性好的材料可以使器件内部的结构更加均匀，减少散射路径的变化，从而减少散射角度的变化。

其次，激光器件的设计也对散射效应和传输性能有重要影响。

设计合理的结构可以减少光子在器件内部的散射，提高传输效率。

例如，可以使用多量子阱结构来限制光子在垂直方向上的散射。

另外，利用表面纳米结构技术可以减少光子在水平方向上的散射，提高传输性能。

此外，优化激光器件的工艺过程也可以改善散射效应和传输性能。

例如，在材料生长过程中，控制温度和压力等参数可以减少材料内部的缺陷和杂质，从而减少散射源的数量。

此外，使用高质量的薄膜涂层可以减少表面的散射，提高传输效率。

除了以上的方法，还有一些其他的技术可以优化半导体激光器件的散射效应和传输性能。

其中一个重要的技术是模式控制。

通过选择合适的激发模式，可以使光子在器件内部的传输路径更加均匀，减少散射效应。

另外，使用适当的耦合技术也能够改善激光器件的耦合效率，从而提高传输性能。

需要注意的是，在优化散射效应和传输性能时，我们还需要综合考虑其他因素，如功率输出和波长稳定性等。

这些因素也会对器件的性能产生重要影响，因此需要在优化散射效应和传输性能时进行综合权衡。

综上所述，半导体激光器件中的散射效应对传输性能具有重要影响。

半导体激光器件中的慢光效应与光纤传输性能研究

半导体激光器件中的慢光效应与光纤传输性能研究引言：半导体激光器件在光通信和光电子技术等领域具有广泛的应用。

在半导体激光器件的研究中，慢光效应和光纤传输性能是两个重要的研究方向。

本文将重点探讨半导体激光器件中的慢光效应以及其对光纤传输性能的影响。

一、慢光效应的基本概念与原理慢光效应是指当光在介质中传播时速度显著减慢的现象。

慢光效应的产生与介质中的折射率与频率有关。

在半导体材料中，电子与光场相互作用会导致折射率发生变化，从而引起慢光效应。

慢光效应的原理可以通过介质中的色散与传播模式之间的相互作用来解释。

色散是指折射率随频率的变化。

在介质中，光的传播速度与折射率有关，而折射率又与频率有关。

当折射率随频率变化较大时，光的速度会显著减慢，从而产生慢光效应。

二、慢光效应在半导体激光器件中的应用慢光效应在半导体激光器件中具有重要的应用意义。

首先，慢光效应可以增加相干相位噪声对激光器的抑制能力。

激光器产生的相位噪声会对光信号的传输性能产生不利影响。

通过慢光效应，可以增加相干相位噪声与信号传输之间的差距，从而提高激光器的抑制能力。

其次，慢光效应还可以用于增强器件的非线性效应。

在半导体激光器件中，非线性效应可以通过改变慢光效应的强度来实现。

通过调节激光器件中的慢光效应，可以更好地控制非线性效应，从而优化器件的性能。

此外，慢光效应还可以用于改善光纤通信系统的性能。

慢光效应可以延长光信号在光纤中的传播时间，减小信号传输过程中的损耗和失真。

因此，在光纤通信系统中引入慢光效应可以提高光信号的传输质量和传输距离。

三、光纤传输性能中的慢光效应分析1. 信号传输质量的改善慢光效应的引入可以降低光信号的带宽需求，从而提高信号传输质量。

慢光效应将导致信号的传播速度减慢，使得信号在传输过程中更加稳定。

这种稳定性可以减小信号的失真，提高系统的误码率性能。

2. 传输距离的延长慢光效应可以延长光信号在光纤中的传播时间，从而增加传输距离。

在传统的光纤通信系统中，信号传输距离受到光纤损耗和色散的影响。

基于微波S参数测试的MOSFET小信号参数半分析法提取

基于微波S参数测试的MOSFET小信号参数半分析法提取周影;于盼盼;高建军【摘要】基于90 nm金属-氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)器件的S参数测试的结果,对测试结构进行去嵌,采用直接提取法提取测试结构的寄生元件参数.在去除寄生元件参数的影响后,以仿真模型的S参数和测量所得的S参数之间的差值作为优化标准,应用半分析法提取小信号模型的各个元件参数.结果表明:在1～40 GHz的频率范围内,模拟的S参数和测试的S参数在史密斯圆图中吻合良好,两者之间的误差均处于较低水平,验证了模型的准确性和参数提取方法的正确性.【期刊名称】《南通大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(015)003【总页数】6页(P6-11)【关键词】微波;S参数测试;金属氧化物半导体场效应晶体管;小信号建模;半分析法【作者】周影;于盼盼;高建军【作者单位】华东师范大学信息科学技术学院,上海200241;华东师范大学信息科学技术学院,上海200241;华东师范大学信息科学技术学院,上海200241【正文语种】中文【中图分类】TN386.1射频电路设计及应用是当今信息产业的重要发展方向之一，在物流、交通等众多行业都具有非常广阔的应用前景［1-4］.射频技术凭借其工作距离远、无线尺寸小等独特的优势逐渐被广泛应用于工业自动化、商业自动化和交通运输控制管理等众多领域，成为目前射频电路研究的重点方向之一［5-9］.射频微波测量技术是微波射频器件电路建模的基础.微波射频测量需要较高的准确性和精度，测量中的微小误差可能导致半导体器件建模和参数提取的重大错误.为了方便理解器件的物理机构和特性，通常需要构建一个简单的等效电路模型来表征半导体器件的复杂机理，这个过程称之为半导体器件建模.等效电路模型可以嵌入电路仿真软件进行电路设计，也可以从模型的问题中改进器件的制作工艺和器件的性能指标.值得注意的是，器件特性测试是构建等效电路模型的基础，同时又是检验模型精度的唯一手段，因此半导体器件建模和测试之间相互依存、相互促进. 通常微波测量可以分为两类：一类为同轴测量；一类为在片测量.同轴测量指的是被测器件通过射频同轴线直接连接到微波测量仪器，被测器件一般为封装好的半导体器件或者微波分立元件.而在片测量指的是被测器件通过微波探针连接到微波测量仪器，被测器件一般为晶圆，在片测量需要通过探针台来进行.本文以90 nm的金属一氧化物半导体场效应晶体管（metal-oxide-semiconductor field-effect-transistor，MOSFET）器件为例，采用半分析法提取器件的等效电路模型.仿真结果与测量结果的高度吻合验证了等效电路模型的准确性.如图1所示，a1定义为输入端口的归一化输入功率波；b1定义为输入端口的归一化反射功率波；a2定义为输出端口的归一化输入功率波；b2定义为输出端口的归一化反射功率波.其中：Vn和In分别为n端口测得的电压和电流；Z0为特征阻抗.S参数表达的是功率波的概念，描述了双端口网络反射波和入射波之间的关系，定义为S11的物理意义是输出端口接匹配负载情况下的输入端口反射系数；S21的物理意义是输出端口接匹配负载情况下的正向功率增益；S12的物理意义是输入端口接匹配负载情况下的反向功率增益；S22的物理意义是输入端口接匹配负载情况下的输出端口反射系数.在使用测量系统测量MOSFET器件特性之前，需要对测量仪器进行校准，以排除测量仪器对器件特性的干扰［10］.本文采用SOLT校准方法［11-12］，该方法主要通过测量探针和校准基片处于开路（open）、短路（short）、负载（load）与直通（thru）这四种情况下的数据，产生多个独立的方程，求出测量系统的双端口误差，即SOLT12项校准误差［13-18］.在片测试系统组成如图2所示：矢量网络分析仪Agilent E8363C提供射频信号及测量MOSFET器件的S参数；半导体参数分析仪Agilent B1500为MOSFET器件提供直流信号并测试其直流特性.图中T型偏置是一个三端口网络，给微波探针同时提供射频和直流电压.GPIB卡、GPIB总线提供计算机对仪器的控制接口.计算机是整个在片测试系统的控制中心.控制软件安装在计算机上，首先是Agilent IO Libraries Suite软件，第二步安装Agilent IC-CAP 2008软件和半导体参数分析仪B1500A的控制软件EasyEXPERT.通过对IC-CAP软件进行设置，我们可以对MOSFET器件开展在片的射频测量以及模型参数的提取工作.文中的MOSFET器件是晶圆结构，必须使用探针台进行在片测量.焊盘结构如图3所示，MOSFET器件建模必须考虑焊盘与器件之间的寄生效应.开路短路去嵌可以对测量得到的S参数剥离掉来源于测试焊盘之间的并联寄生元件和互连线的串联寄生阻抗的影响，主要原因是不能忽略频率高于10 GHz时互连线的寄生阻抗.利用开路和短路的测试结构可以提取出寄生电容和寄生电阻，开路测试结构如图4所示，短路测试结构如图5所示. Cpg代表栅极信号焊盘与衬底之间的电容；Cpd 代表漏极信号焊盘与衬底之间的电容；Cpgd代表栅极与漏极焊盘之间的耦合电容；Rpg代表栅极焊盘的衬底损耗电阻；Cpd代表漏极焊盘的衬底损耗电阻.Rlg，Rld 和Rls分别代表栅极、漏极和源极互连线的寄生电阻；Llg，Lld和Lls分别代表栅极、漏极和源极互连线的寄生电感.Cpg，Cpd，Cpgd，Rpg和Rpd可以由开路测试结构提取，公式如下：Rlg，Rld，Rls，Llg，Lld和Lls可以通过短路测试结构提取，公式如下：图6为射频微波MOSFET小信号等效电路模型，外围的寄生参数已经通过上文的步骤提取；框（2）内是小信号等效电路模型；框（1）内是本征部分，本征元件有：跨导gm，τ信号延时，Cgd栅漏电容，Cgs栅源电容，Cds漏源电容，Rds 输出电阻.处于框（1）之外框（2）之内的是寄生元件，其中Rg，Rs和Rd分别是栅极、源极和漏极的寄生电阻；Cjd代表漏极和衬底之间的二极管结电容；Rsub代表硅衬底损耗.本征部分的元件参数提取公式如下：经过去嵌，可以得到框（2）内的Z参数.设置Rg，Rs，Cjd，Rsub和Rd的初始值，通过剥离这些寄生元件产生的影响可以得到本征部分的Y参数，根据Y参数可以提取本征元件的值，进而计算整个模型的S参数并和测量值作比较，将两者之间的误差ε作为优化目标来优化Rg，Rs，Cjd，Rsub和Rd的值.为了验证上述方法的正确性和可靠性，在ADS中建立仿真模型，射频器件为90 nm MOSFET晶体管，8 μm×0.6 μm ×12 μm，测量的范围为1～40 GHz，采用Agilent 8510C矢量网络分析仪，电压偏置点分别是：（A）Vgs=0.6 V，Vds=0.6 V；（B）Vgs=0.6 V，Vds=1.0 V；（C）Vgs=0.8 V，Vds=0.8 V.仿真模型的S参数和测量值的比较如图7所示，二者结果吻合良好.测量结果和仿真结果显示在史密斯圆图中，由于S12幅度比较大，S21幅度比较小，必须进行一定比例的缩放才能都放置于单位史密斯圆图中.A偏置条件下此模型的仿真结果与测试结果之间的误差如图8所示.值得注意的是，仿真模型得到的S参数与测量值之间的误差处于比较低的水平，模型精确度比较高，误差均处于10%之内，在低频情况下，仿真结果和测量结果的吻合度更好.验证了模型的准确度和提取方法的正确性.本文应用半分析法提取90 nm MOSFET器件的等效电路模型，并在ADS中，在不同偏压条件下对模型进行仿真，仿真数据与测量数据的对比验证了此方法的正确性.【相关文献】［1］陈森博.一种3.3 V/0.6 μm轨对轨CMOS运算放大器的设计［J］.南通大学学报（自然科学版），2007，6（2）：82-85.［2］吴先智，孙玲，包志华.超高频RFID读卡器接收前端低噪声放大器设计［J］.南通大学学报（自然科学版），2009，8（2）：8-12.［3］钱国平，黄其煜.射频识别技术及其应用［J］.集成电路应用，2006，2（8）：36-38.［4］游战清，李苏剑.无线射频识别技术（RFID）理论与应用［M］.北京：电子工业出版社，2004.［5］王世荣，徐建良.基于RFID技术的仓储物流入库流程设计［J］.计算机与信息技术，2006（10）：41-44.［6］叶里莎.RFID技术的应用［J］.通信技术，2007，40（12）：267-268.［7］DE VITA G，IANNACCONE G.Design criteria for the RF section of UHF and microwave passive RFID transponders［J］.IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，2005，53（9）：2978-2990.［8］WANG X，TIAN J Y，YAN N，et al.Analysis and design of a low cost RFID tag analog front-end［J］.半导体学报，2008，29（3）：510-515.［9］邱自学，徐中原，袁江，等.无线射频识别技术及其在汽车产业中的应用［J］.南通大学学报（自然科学版），2008，7（4）：9-12.［10］祝宁华，王幼林，陈振宇.微波网络分析仪的校准［J］.中国科学：技术科学，2004，34（3）：329-336.［11］IMPARATO M，WELLER T，DUNLEAVY L.On-wafer calibration using space-conservative（SOLT）standards［C］// IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest，June 13-19，1999.New York：IEEE Xplore，1999：1643-1646.［12］PADMANABHAN S，KIRBY P，DANIEL J，et al.Accurate broadband on-wafer SOLT calibrations with complex load and thru models［C］//IEEE ARFTG Conference Digest，June 13，2003.New York：IEEE Xplore，2003：5-10.［13］李秀萍，高建军.微波射频测量技术基础［M］.北京：机械工业出版社，2007.［14］HAM R E，STAUDINGER J，RIDDLE A，et al.Microwave measurements［M］//GOLIO M.The RF and Microwave Handbook.Boca Raton：CRC Press，2001.［15］WARTENBERG S A.RF measurements of die and packages［M］.Norwood，MA：Artech House，2002.［16］ALLAM E A，MANKU T.A small-signal MOSFET model for radio frequency IC applications［J］.IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems，1997，16（5）：437-447.［17］GAO J，WERTHOF A.Direct parameter extraction method for deep submicrometer metal oxide semiconductor field effect transistor small signal equivalent circuit［J］.IET Microwave，Antennas and Propagation，2009，3（4）：564-571.［18］XU J F，YAN N，ZENG X Y，et al.A 3.4 dB NF k-band LNA with a tapped capacitor matching network in 65 nm CMOS technology［J］.International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering，2015，25（2）：146-153.。

受激喇曼散射及其在光纤通信中的应用研究（光学工程专业优秀论文）

电子科技大学硕士学位论文摘要近年由于新业务的不断出现，通信业务量的显著增长、科技的快速进步，促进了通信网络的快速发展。

发展最为显著的全光通信网、无线网、数据分组网虽然其在传输原理、承担业务、传输数据量上各不一样，但都离不开光纤骨干网。

光通信技术研究主要集中在光波复用和全光网络，而光放大技术、光交换器件、新型激光器等新技术为其快速发展提供了基础。

但要使光纤传输系统的的速率不断提高，光纤传输器件的结构更加合理，功能更加完善和强大，就必须注意光纤传输系统中的几个丰要因素：光纤损耗、光纤色散、光纤非线性效应。

基于光纤非线性效应的受激喇曼散射在光通信系统中发挥着重要的作用，合理利用能够制作出满意的光器件，不注意对它控制义会对光通信系统产生不利影响。

本文将主要探讨受激喇曼散射对光通信系统的影响。

第一章绪论中首先引出了受激喇曼散射效应，然后介绍了受馓喇曼散射在光纤通信中的应用：光纤喇曼激光器、光纤喇曼放火器、波长转换器。

接着介绍了受激喇曼散射效应导致的系统串扰。

最后介绍了光子自动化设计软件ＰＴＤＳ。

第二章对受激喇曼散射原理进行了详细分析，仔细讨论了两个重要指标：喇曼增益谱和喇曼闽值，并得到了相关公式。

第三章对喇曼放大器进行研究。

建立了喇曼放大器的功率和模场理论模型，探讨了其主要特性，包护增益、带宽、噪声以及大功率泵浦特性。

最后对光纤喇曼放大器在Ｓ波段的应用进行了研究，得出一些结果。

第四章内容主要集中在ＷＤＭ系统中的喇曼串扰。

首先对ＷＤＭ系统中每个信道的功率理论模型进行了探讨，得到了ＷＤＭ系统中拙述喇曼串扰的公式，并使用最大受激喇曼散射串扰（ＭＲＣ）和平均最大受激喇曼散射串扰（ＡＭＲＣ）对其进行量化，然后通过ＰＴＤＳ仿真软件搭建实验平台，对ＷＤＭ系统中信道频率、入纤功率、光纤长度，光纤有效模场面积、光纤非线性系数、信逆数、信道比特率，以及信道不同波段组合的变化对喇曼串扰的影响进行了研究，得到～些有益结果并进行了分析。

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