专利名称：一种用于产生毫米波的集成芯片的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及半导体芯片技术领域，尤其涉及一种用于产生毫米波的集成芯片。
背景技术：
微波、毫米波、亚毫米波处于电磁波频谱中30-3000 GHz频段内，它 们在通信、雷达、制导、导航、电子对抗、射电天文，遥测/遥感，受控核 聚变，医疗、定向能武器等领域有及其广泛的用途。由于毫米波具有提供无缆和移动连接的特点，可以作为用户宽带接入 中除光纤和铜线为信号载体外的补充手段。毫米波信号适合于短距离、低 功率的信息传输。随着光纤通信技术的发展和成熟，光纤中传输无线信号 (Radio over/on fiber)技术越来越引起科研人员的重视，毫米波信号可以 调制到光载波上通过光传输介质传输到达毫米波天线位置，在微波、毫米波、亚毫米波系统中，波源(信号发生器)是至关重要 的核心部件。通常的微波、毫米波、亚毫米波源是采用微波双极晶体管、 微波场效应晶体管、雪崩二极管、隧道二极管、Gunn 二极管构成的振荡 器，目前最高工作频率已经进入亚毫米波段。然而，由上述器件构成的振荡器普遍存在体积大、功耗高、频率稳定 度差、相位噪声大等缺点。其中频率稳定度和相位噪声问题一直是困扰微 波工程技术的难题。造成此问题的根本原因是微波、毫米波、亚毫米波谐 振腔的品质因数和尺度稳定性难于提高。自20世纪80年代以来，科学工作者开始尝试利用激光信号拍频生成 频率稳定性高、相位噪声低的微波、毫米波、亚毫米波信号，并取得了一 系列技术进展。实现这个技术方案的关键是如何产生两束频率差高度恒定的激光信号，具有代表性的技术方案包括(1)两束激光信号相互注入锁定以保持频率差高度恒定；(2)利用光/电锁相环技术使两束激光信号的频
率差被锁定；(3)采用低相位噪声的1/N分频的RF信号调制激光器，使其产生频率差高度恒定的时分激光信号。通过多段DFB激光器和相位锁定技术也可以产生毫米波。但是，利用上述方案产生的两束毫米波之间存在光串扰，电学隔离性 差，且不能够产生连续可调的毫米波。发明内容(一) 要解决的技术问题有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于产生毫米波的集成芯 片，以减少产生的两束毫米波之间存在的光串扰，增强电学隔离，产生连 续可调的毫米波。(二) 技术方案为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的 一种用于产生毫米波的集成芯片，该集成芯片包括 第一分布反馈激光器l、第二分布反馈激光器2和3dB耦合器3，所 述第一分布反馈激光器1和第二分布反馈激光器2分别集成在3dB耦合器 3相互平行的双臂上，且所述第一分布反馈激光器1、第二分布反馈激光 器2和3dB耦合器3集成制作在同一磷化铟InP基片上。所述第一分布反馈激光器1进一步集成相位调谐区5，所述第二分布 反馈激光器2进一步集成相位调谐区6,通过控制相位调谐区5和相位调 谐区6的电流，改变第一分布反馈激光器1和第二分布反馈激光器2的相 位，改善产生的毫米波的相位噪声；所述3dB耦合器3的出光端进一步集成一波导型探测器7，用于输出 产生的毫米波。所述第一分布反馈激光器1、第二分布反馈激光器2和波导型探测器 7制作在带隙波长为大于或等于1.55pm的半导体材料区域；所述3dB耦 合器3、相位调谐区5和相位调谐区6制作在带隙波长为小于或等于1.45iim的半导体材料区域。所述第一分布反馈激光器1和第二分布反馈激光器2制作在带隙波长 为大于或等于i.55pm的半导体材料区域；所述3dB耦合器3制作在带隙 波长为小于或等于1.45pm的半导体材料区域。所述在同一 InP基片上集成两种不同带隙波长的半导体材料采用量子 阱混杂的方法、捆绑波导的方法或选区外延生长的方法。所述第一分布反馈激光器1和第二分布反馈激光器2由应变量子阱材 料制成。所述第一分布反馈激光器1和第二分布反馈激光器2具有相同周期的所述集成芯片进一步在出光面镀一层增透膜。(三)有益效果 从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果1、 本发明提供的用于产生毫米波的集成芯片，具有结构紧凑，并且 通过调谐两个分布反馈(DFB)激光器的驱动电流快速调谐毫米波的频率， 通过3dB耦合器把两个DFB激光器分开减少了它们之间的光串扰，增强 了电学隔离，从而产生了连续可调的毫米波。2、 本发明提供的用于产生毫米波的集成芯片，具有体积小，重量轻、 频率可以快速连续可调等优点。3、 本发明提供的用于产生毫米波的集成芯片，可以集成一个高速波 导型探测器，从而使集成芯片直接输出毫米波信号，而无需进行光的耦合。4、 本发明提供的用于产生毫米波的集成芯片，具有制作工艺简单， 易于批量生产的优点。
图1为本发明提供的产生毫米波的集成芯片的结构示意图；图2为本发明提供的另一种产生毫米波的集成芯片的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实
施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。如图1所示，图1为本发明提供的产生毫米波的集成芯片的结构示意图，该集成芯片包括第一DFB激光器1、第二 DFB激光器2和3dB耦 合器3 ，所述第一 DFB激光器1和第二 DFB激光器2分别集成在3dB耦 合器3相互平行的双臂上，且所述第一DFB激光器1、第二DFB激光器 2和3dB耦合器3集成制作在同一磷化铟(InP)基片上。在图1中，所述第一 DFB激光器1和第二 DFB激光器2，通过3dB 耦合器3集成在一起，第一 DFB激光器1和第二 DFB激光器2在3dB耦 合器的平行的双臂上，并且具有相同周期的光栅。该集成芯片构成了产生 毫米波的集成芯片4。该集成芯片进一步在出光面镀一层增透膜，而后可 以像激光器一样进行耦合封装。所述第一分布反馈激光器1和第二分布反馈激光器2制作在带隙波长 为大于或等于1.55pm的半导体材料区域。所述3dB耦合器3制作在带隙 波长为小于或等于1.45pm的半导体材料区域。如图2所示，图2为本发明提供的另一种产生毫米波的集成芯片的结 构示意图。所述第一 DFB激光器1进一步集成相位调谐区5，所述第二 DFB激光器2进一步集成相位调谐区6，通过控制相位调谐区5和相位调 谐区6的电流，改变第一DFB激光器1和第二DFB激光器2的相位，改 善产生的毫米波的相位噪声。所述3dB耦合器3的出光端进一步集成一波 导型探测器7，用于输出产生的毫米波。在图2中，第一 DFB激光器1和第二 DFB激光器2的旁边分别集成 了相位调谐区5和相位调谐区6，通过控制相位调谐区5和相位调谐区6 的电流，改变两个DFB激光器的相位，从而可改善产生的毫米波的相位 噪声。在3dB耦合器的出光端集成了波导型探测器7，这样毫米波信号可 以直接从波导型探测器7的电极得到。对于上述产生毫米波的集成芯片和拓展的集成芯片而言，需要在同一 衬底上形成两种不同带隙波长的半导体材料第一分布反馈激光器1、第 二分布反馈激光器2和波导型探测器7制作在带隙波长为大于或等于
1.55pm的半导体材料区域；3dB耦合器3、相位调谐区5和相位调谐区6 制作在带隙波长为小于或等于1.45pm的半导体材料区域，以减少3dB耦 合器对光的吸收损耗。所述在同一 InP基片上集成两种不同带隙波长的半 导体材料釆用量子阱混杂的方法、捆绑波导的方法或选区外延生长的方法。所述量子阱混杂的方法是用MOCVD生长标准的激光器结构材料， 用Si02保护第一分布反馈激光器1、第二分布反馈激光器2和波导型探测 器7区域，在其它区域注入磷，而后进行快速退火，使3dB耦合器3区域 的带隙波长蓝移，形成低损耗的波导区。所述捆绑波导方法是用MOCVD生长激光器的下波导层和有源层，刻 蚀掉3dB耦合器3区域的有源层，而后再MOCVD生长上波导层，从而 形成3dB耦合器和激光器所需的波长偏调。所述选区外延生长的方法是在衬底上制作Si02掩埋，而后在用 MOCVD生长激光器的量子阱结构，由于Si02区域的生长速度快，其量子 阱厚度较厚，因而该区域的带隙波长较长，从而形成不同带隙波长的区域。3dB耦合器的制作。在lnP基材料上制作3dB耦合器，关键是无源波 导的设计和InP基材料的低损伤垂直波导的刻蚀技术。所述第一分布反馈激光器1和第二分布反馈激光器2由应变量子阱材 料制成。所述第一分布反馈激光器1和第二分布反馈激光器2具有相同周 期的光栅。两个激光器的光栅制作成同一周期，使其发射波长较接近，从 而更易于相互拍频，用高频探测即得到毫米波。本发明提供的用于产生毫米波的集成芯片，将两个DFB激光器和Y 型耦合器单片集成制作在InP衬底上，作为该器件的延伸，在DFB激光器 的前端可以级联一个相位调谐区，来调节两个DFB激光器的相位，或在Y 型耦合器的出光端单片集成一个波导型探测器，来实现毫米波信号的直接 输出。本发明首先在InP衬底上MOCVD生长半导体激光器所需有源区的材 料，用量子阱混合技术实现3dB耦合器和激光器所需的波长偏调；或者用 MOCVD生长激光器的下波导层和有源层，刻蚀掉3dB区域的有源层，而 后再MOCVD生长上波导层，从而形成3dB耦合器和激光器所需的波长 偏调。或者用选择区域生长的方法形成3dB耦合器和激光器所需的波长偏 调。在激光器区域制作光栅，MOCVD生长上P型InP和接触层，用干法 刻蚀技术形成Y耦合器和DFB激光器，两面制作接触电极，解理在3dB 耦合器的出光端蒸镀最大限度增透膜。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而 已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种用于产生毫米波的集成芯片，其特征在于，该集成芯片包括第一分布反馈激光器(1)、第二分布反馈激光器(2)和3dB耦合器(3)，所述第一分布反馈激光器(1)和第二分布反馈激光器(2)分别集成在3dB耦合器(3)相互平行的双臂上，且所述第一分布反馈激光器(1)、第二分布反馈激光器(2)和3dB耦合器(3)集成制作在同一磷化铟InP基片上。
2、 根据权利要求l所述的用于产生毫米波的集成芯片，其特征在于， 所述第一分布反馈激光器(1)进一步集成相位调谐区(5)，所述第二分布反馈激光器(2)进一步集成相位调谐区(6)，通过控制相位调谐 区(5)和相位调谐区(6)的电流，改变第一分布反馈激光器(1)和第 二分布反馈激光器(2)的相位，改善产生的毫米波的相位噪声；所述3dB耦合器(3)的出光端进一步集成一波导型探测器(7)，用于输出产生的毫米波。
3、 根据权利要求2所述的用于产生毫米波的集成芯片，其特征在于， 所述第一分布反馈激光器(1)、第二分布反馈激光器(2)和波导型探测 器(7)制作在带隙波长为大于或等于1.55^m的半导体材料区域；所述3dB 耦合器(3)、相位调谐区(5)和相位调谐区(6)制作在带隙波长为小于 或等于1.45pm的半导体材料区域。
4、 根据权利要求l所述的用于产生毫米波的集成芯片，其特征在于， 所述第一分布反馈激光器(1)和第二分布反馈激光器(2)制作在带隙波 长为大于或等于1.55pm的半导体材料区域；所述3dB耦合器(3)制作在 带隙波长为小于或等于1.45pm的半导体材料区域。
5、 根据权利要求3或4所述的用于产生毫米波的集成芯片，其特征 在于，所述在同一 InP基片上集成两种不同带隙波长的半导体材料采用量 子阱混杂的方法、捆绑波导的方法或选区外延生长的方法。
6、 根据权利要求1或4所述的用于产生毫米波的集成芯片，其特征 在于，所述第一分布反馈激光器(1)和第二分布反馈激光器(2)由应变 量子阱材料制成。
7、 根据权利要求l所述的用于产生毫米波的集成芯片，其特征在于，所述第一分布反馈激光器(O和第二分布反馈激光器(2)具有相同周期的光栅。
8、 根据权利要求l所述的用于产生毫米波的集成芯片，其特征在于， 所述集成芯片进一步在出光面镀一层增透膜。
全文摘要
本发明公开了一种用于产生毫米波的集成芯片，该集成芯片包括第一分布反馈激光器1、第二分布反馈激光器2和3dB耦合器3，所述第一分布反馈激光器1和第二分布反馈激光器2分别集成在3dB耦合器3相互平行的双臂上，且所述第一分布反馈激光器1、第二分布反馈激光器2和3dB耦合器3集成制作在同一磷化铟基片上。本发明提供的用于产生毫米波的集成芯片，具有结构紧凑，并且通过调谐两个分布反馈激光器的驱动电流快速调谐毫米波的频率，通过3dB耦合器把两个DFB激光器分开减少了它们之间的光串扰，增强了电学隔离，从而产生了连续可调的毫米波。
文档编号H01S5/00GK101154791SQ20061015227
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月27日 优先权日2006年9月27日
发明者朱洪亮, 圩 王, 路 王, 谢红云, 赵玲娟 申请人:中国科学院半导体研究所