直接調(diào)制激光器微帶制備方法及由此得到的微帶和激光器技術

一種直接調(diào)制激光器微帶的制備方法，方法包括：確定負載的等效負載的電路元件值，選擇微帶等效電路模型及元件參數(shù)值X0，使實際反射系數(shù)小于最大反射值Smax；求出微波信號加載到激光器中引起的反射系數(shù)S11和微帶等效電路模型中電路元件參數(shù)X的關系，然后找出在電路元件參數(shù)X＝X0時，反射系數(shù)S11最大靈敏度相對的頻率點f0；在確定微帶模型的結構以及寬度，改變微帶的長度求出微帶模型在上述頻率范圍內(nèi)的反射系數(shù)，通過其對應的等效電路元件參數(shù)值，調(diào)整微帶長度。將電路模型中電路元件對應的微帶尺寸按照電路模型中電路元件的排列順序連接形成微帶。本方法在較寬的頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)了微波信號源激光器的匹配。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術設及電子線路和微波領域，具體設及一種直接調(diào)制激光器微帶制備方法及 由此得到的微帶和激光器。
技術介紹
直接調(diào)制激光器是將電信號直接轉換為光信號，與通過激光器和調(diào)制器集成的間 接調(diào)制來實現(xiàn)信號轉化方案相比，直接調(diào)制微腔激光器可W實現(xiàn)更小的器件體積和更低的 能量損耗。然而，由于微波信號源的阻抗和微腔激光器的等效阻抗不匹配，微波信號源信號 加載到激光器時會引起一定的反射。當反射過大時，會對激光器的調(diào)制帶寬產(chǎn)生影響。 目前，解決的激光器和微波信號源的不匹配的方法是在信號源和激光器間增加一 個串聯(lián)電阻來達到匹配，但是沒法在較大的微波信號頻率范圍內(nèi)都達到較好的匹配。
技術實現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術的目的是提出一種直接調(diào)制激光器微帶的制備方法，W解決微 波信號在較大的頻率范圍內(nèi)激光器和微波信號源的不匹配問題。[000引為解決上述問題，作為本專利技術的一個方面，本專利技術提供了一種直接調(diào)制激光器寬 帶微帶的制備方法，包括如下步驟： 步驟一:確定激光器負載的等效負載的電路元件值，選擇微帶等效電路模型及元 件的參數(shù)值Xo,使得微波信號源的信號加載到激光器實際應用的頻率范圍內(nèi)的反射系數(shù)小 于巧大反射值Smax ,其中Smax<-5地； 步驟二:加載微波信號至激光器中，其中微波信號阻抗為Zo,再根據(jù)選擇的微帶等 效電路模型及元件的參數(shù)值計算加載后元件引起的反射系數(shù)Sii，并計算反射系數(shù)Sii最大 靈敏度相對的微波信號頻率點fo; 步驟Ξ:確定微帶模型的結構W及寬度，改變微帶的長度求出微帶模型在上述頻 率點fo的反射系數(shù)； 步驟四：計算出步驟Ξ的反射系數(shù)對應的等效電路元件參數(shù)值X(f〇)，，判斷X(f〇) 和Xo的大小，?，減小微帶的長度，轉入步驟Ξ;若增大微帶的 長度，轉入步驟Ξ，；若I則確定長度的微帶對應的等效電路元件值為Χ〇,〇<ε <20%； 步驟五:將電路模型中電路元件對應的微帶尺寸按照電路模型中電路元件的排列 順序連接起來組合成微帶。 根據(jù)本專利技術的一種【具體實施方式】，步驟一中，所述等效負載的電路元件值的電阻 值為 上式中：I為激光器的偏置電流值，V為該偏置電流對應的電壓值，所述微帶電路模 型結構為電阻、電感并聯(lián)，電容串聯(lián)； 所述頻率范圍為0~fmax，微帶中電阻值范圍為 上式中：Rm為微帶引入的電阻值；反射系數(shù)通過下列公式得出： 上式中Zs為微帶等效電路模型的阻抗;反射系數(shù)為Sii，單位為地；ω =2村，f為微 波信號的頻率。 根據(jù)本專利技術的一種【具體實施方式】，步驟二中負載等于Zo時，反射系數(shù)通過下列公 式求得[002引其中Zs為微帶等效電路模型的阻抗，由電阻R、電容C、電感L構成;找出頻率點fo使 得：根據(jù)本專利技術的一種【具體實施方式】，，步驟四中反射系數(shù)對應微帶等效電路元件的 值通過下列公式得出： 式中，Lm，Cm分別為微帶模型中的等效電感和等效電容，Sll為反射系數(shù)。當求微帶 的等效電容時，選擇Zm的虛部小于0的那一項；當求微帶的等效電感時，選擇Zm的虛部大于0 的那一項。 根據(jù)本專利技術的一種【具體實施方式】，步驟四中的微帶模型采用共面波導的形式。 根據(jù)本專利技術的一種【具體實施方式】，共面波導的介質(zhì)層為A1N材料，介質(zhì)層底部鍛金 屬。 根據(jù)本專利技術的一種【具體實施方式】，實際應用的頻率范圍是0-50G化。 作為本專利技術的另一個方面，本專利技術還提供了一種根據(jù)上述制備方法所制備的直接 調(diào)制激光器微帶。 作為本專利技術的再一個方面，本專利技術還提供了根據(jù)上述直接調(diào)制激光器微帶進一步 制備而成的直接調(diào)制激光器。 通過上述技術方案可知，本專利技術設置直接調(diào)制激光器微帶的方法的有益效果在 于： (1)通過本專利技術步驟一至Ξ中綜合的運用了電磁學和電子線路的知識，解決了現(xiàn) 有簡單的增加串聯(lián)電阻帶來的問題，提高了所制備微帶的適應性； (2)通過本專利技術的方法，通過設置較寬的實際應用的頻率范圍，微帶模型能在較大 的頻率范圍(0-50G化)和微波信號源相匹配； (3)通過本專利技術方法步驟四的程序判斷步驟，提高了微帶的設計效率，節(jié)省時間和 成本； (4)通過在微帶模型中設置共面波導，方便對微帶的長度進行調(diào)整； (5)通過確定微帶模型的結構W及寬度，僅改變微帶的長度，便于確定反射系數(shù)， 從而更高效的進行調(diào)節(jié)和設計目標微帶。【附圖說明】 圖1為作為本專利技術一【具體實施方式】的直接調(diào)制激光器微帶的制備方法的流程示意 圖；[004引圖2為作為本專利技術一【具體實施方式】的直接調(diào)制激光器微帶的電路模型圖，其中包 括微波信號源等效電路、微帶等效電路W及電路元件參數(shù)、激光器負載等效電路； 圖3為作為本專利技術一【具體實施方式】的直接調(diào)制激光器微帶電路模型的反射系數(shù) 圖； 圖4為作為本專利技術一【具體實施方式】的直接調(diào)制激光器微帶不同微帶尺寸在0.1~ 30G化頻率范圍內(nèi)對應的電路元件值圖； 圖5為作為本專利技術一【具體實施方式】的直接調(diào)制激光器微帶的結構和尺寸圖； 圖6為作為本專利技術一【具體實施方式】的直接調(diào)制激光器組合微帶的微帶等效電路的 反射系數(shù)仿真效果圖。【具體實施方式】 為使本專利技術的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，W下結合具體實施例，并參照 附圖，對本專利技術作進一步的詳細說明?！揪唧w實施方式】 一： 結合圖1W及實例來說明本實施方式，本實施方式所述的一種直接調(diào)制微腔激光 器寬帶微帶的制備方法，所述方法包括如下步驟： 步驟一:確定激光器負載的等效負載的電路元件值，選擇微帶等效電路模型及元 件參數(shù)值姑，使得微波信號源的信號加載到激光器在實際工作的頻率范圍內(nèi)的反射系數(shù)小 于最大反射值Smax: 假定激光器的等效負載電路由電阻和電容并聯(lián)，電容值為O.lpF，由于激光器在不 同的偏置電流下，電阻存在一定的變化，因此假定電阻為30±5Ω。微帶的電路模型如圖2中 的所示。設定微波信號源信號在0.1~30G化頻率范圍內(nèi)加載到激光器的最大反射小于-20地，在信號的頻率較低時，電容和電感的作用可忽略，微帶的負載由微帶模型中的電阻占 主導，由 得微帶的電路模型的電阻值在16~31 Ω范圍內(nèi)，在信號頻率較高時，微帶電路模 型中電容和電感微帶模型總的阻抗有較大的影響。因此在微帶的電路模型采用圖2所示的 結構，電感和電阻串聯(lián)，然后與電容并聯(lián)，再與電感串聯(lián)。激光器的等效負載中電容為 0 . IpF，電阻在25~35 Ω變化時，調(diào)節(jié)微帶電路模型中電路元件的參數(shù)值，使得在0.1~ 30G化頻率范圍內(nèi)反射系數(shù)都小于-20地，最終確定的微帶電路模型如圖2所示，電路模型中 電路元件的參數(shù)值Xo從左至右分別為1^1 = 0. 〇8址，，C = 0.08pF，，L2 = 0.1址，，R= 25 Ω，L3 = 0.1 nH。微帶電路模型連接激光器等效負載，負載中電阻在16~31 Ω范圍變化，信號頻率在 0.1~30G化范圍內(nèi)加載到激光器中的最大反射系數(shù)的值如圖3所示，可W看出最大反射系 數(shù)值小于-20地。[00當前第1頁1 2 本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種直接調(diào)制激光器寬帶微帶的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一：確定激光器負載的等效負載的電路元件值，選擇微帶等效電路模型及元件的參數(shù)值X0，使得微波信號源的信號加載到激光器實際應用的頻率范圍內(nèi)的反射系數(shù)小于最大反射值Smax，其中Smax＜?5dB；步驟二：加載微波信號至激光器中，其中微波信號阻抗為Z0，再根據(jù)選擇的微帶等效電路模型及元件的參數(shù)值計算加載后元件引起的反射系數(shù)S11，并計算反射系數(shù)S11最大靈敏度相對的微波信號頻率點f0；步驟三：確定微帶模型的結構以及寬度，改變微帶的長度求出微帶模型在上述頻率點f0的反射系數(shù)；步驟四：計算出步驟三的反射系數(shù)對應的等效電路元件參數(shù)值X(f0)，，判斷X(f0)和X0的大小，若減小微帶的長度，轉入步驟三；若增大微帶的長度，轉入步驟三；若則確定長度的微帶對應的等效電路元件值為X0，0＜ε≤20％；步驟五：將電路模型中電路元件對應的微帶尺寸按照電路模型中電路元件的排列順序連接起來組合成微帶。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：肖志雄，肖金龍，呂曉萌，劉博文，黃永箴，
申請(專利權)人：中國科學院半導體研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11