单光子探测器的研究进展

单光子探测器能够探测极微弱光信号, 具有较高的灵敏度, 在民用和国防领域都有广泛的应用。近年来, 随着科学技术的飞速发展, 在传统光电探测器件不断优化和改进的同时, 其它新型光电探测器件也得到了极大发展且取得了重要技术成果。为深入了解单光子探测器的技术发展现状和趋势, 总结了目前具有代表性的单光子探测器在研究现状、技术难点和最新技术突破等方面的关键信息, 分析了光电倍增管和雪崩光电二极管等传统单光子探测器的优势与不足以及之后的技术发展方向, 同时还介绍了超导纳米线单光子探测器和基于新型2维材料的雪崩光电二极管等几类具有良好光电性能和巨大发展潜力的新型单光子探测器, 并对其发展前景进行了展望。     

激光窄脉冲信号探测电路的设计与接收

在激光反射层析成像雷达系统中,激光脉宽越窄,系统的成像分辨率越高。而高带宽、无失真的探测接收电路设计起来较为困难。详细分析了雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode,APD)模型及其主要性能参数,并选择了合适的探测器。然后对前置放大电路、主放大电路和可控增益放大电路进行了较为详细的分析,并设计了合适的电路结构。GHz级微弱光电信号在被接收时很容易受到外部噪声的干扰,这会导致接收波形产生畸变。采用电磁辐射屏蔽方法消除了干扰,最终无失真地探测和接收到了1 ns窄脉冲激光信号,满足了激光反射层析成像雷达系统的0.15 m成像精度要求。     

基于ZnO纳米线阵列和P3HT的混合光电二极管特性

为了发展低成本、大面积和高性能光电二极管,采用简单的化学浴沉积方法,在氧化铟锡(I TO) 玻璃基底上生长良好取向的ZnO纳米线阵列(ZNWA),然后在生长的ZNWA上旋涂规整的聚3-己 基噻吩(P3HT)层,形成结构为ITO/ZNWA/P3HT/Ag的光电二极管。系统研究了此光电二极管在 暗态和在太阳模拟器的光照下的电流-电压 (I-V)特性。实验结果表明,器件在暗态和光照下都表现出良好 的二极管特性。暗态下,在偏压±2V处的整流 率为3211, 理想因子为1.8、低开启电压为0.5V和反偏饱和电流为1．13×10－7 A。在20mW/cm²光照下,在偏压±2V处的整流率为39.1、开启电压为0.3V。器件中产生了大量的光生载流子,根据器件的能级结构图和光生载流子的 输运过程对此光电二极管的光响应机理进行了解释。     

红外接收用PIN硅光电探测器研究

PN二极管是一种常用的光电探测器,其中PIN光电二极管因其体积小、噪声低、响应速度快、光谱响应性能好等特点已作为一个标准件广泛应用于红外遥控接收领域。文章基于半导体材料的光吸收特性和光电效率转换原理,同时结合减反射膜理论,对PIN光电二极管进行研究,通过衬底材料的合理选择,对减反射膜折射率及厚度进行对比实验,验证了SiN膜层较SiO2膜有着更为良好的减反射效果,可以有效提升光敏器件的光电转换效率,同条件下器件的光生电流得到提升,为今后光电器件的生产、开发应用提供了参考。     

波导型能量选择电磁防护器件设计与实现

提出了一种用于矩形波导的波导型能量选择电磁防护器件。该器件在波导内壁加装了加载PIN二极管单元的超表面阵列,可根据波导内电磁波场强大小自适应切换加载二极管单元的状态,实现基于波导传输功率的传输特性变化。为验证可行性和器件性能,本文基于WR430波导进行了器件设计和实现。仿真和测试结果表明,当入射波功率低于25 dBm时,该器件在1.8～2.2 GHz内的插入损耗不高于1.5 dB;当入射波功率高于37 dBm时,该器件在中心频率处的隔离度不低于20 dB。仿真与测试结果吻合一致,证明所提波导型能量选择电磁防护器件具备较好的电磁防护能力。     

采用PIN二极管反馈的射频可变增益放大器

射频可变增益放大器大多基于CMOS工艺和砷化镓工艺,通过改变晶体管的偏置电压或建立衰减器增益控制结构实现增益可调.本文采用高性能的射频锗硅异质结双极晶体管,设计并制作了一款射频可变增益放大器.放大器的增益可控性通过改变负反馈支路中PIN二极管的正向偏压来实现.基于带有PIN二极管反馈的可变增益放大器的高频小信号等效电路,本文详细分析了增益可控机制,设计并制作完成了1.8GHz的可变增益放大器.测试结果表明在频率为1.8GHz时,控制电压从0.6V到3.0V的变化范围内,增益可调范围达到15dB;噪声系数低于5.5dB,最小噪声系数达到2.6dB.整个控制电压变化范围内输入输出匹配均保持良好,线性度也在可接受范围内.     

大规模集成电路中开闭路测试的优化与改进

现有的直流开闭路测试无论在测试时间还是测试效率上已经遇到了很大的瓶颈,其测试时间将近1s,导致整体的测试时间很长,极大地影响了产能。文章介绍的动态开闭路测试以及VTT终端开闭路测试在测试流程以及测试方法上做了很大的优化和改进,从而很好地解决了测试时间上的瓶颈问题。通过对相同被测芯片测试数据的比较后发现,这一改进对大规模生产的半导体工厂来说是一个显著降本增效的方法,对于一个批次的芯片,节约的时间可以达到40min。除此之外,这种动态测试方法还可以普及到其他静态直流测试项中,由此在测试时以及测试效率上所得到的优化是显而易见的。     

LED及光电器件

可取代低效灯泡的XLamp LED多芯片XLamp MPL EasyWhite LED为专业照明应用进行了精心优化,包括PAR和BR类型的灯泡的定向性照明。通过适当的设计系统,MPL EasyWhite LED     

LD泵浦再生放大器技术研究

再生放大器作为一种具有极高增益的前置放大器,在获取窄脉宽、高峰值功率激光过程中具有重要作用。本文对再生放大器的传统光路进行了改进,通过光路设计与精确时间控制,将脉冲单选功能集成到再生放大过程中,进行了腔内单选再生放大器技术研究,实验证明这种改进是完全可行的。     

L波段六位数字移相器设计

利用对均匀传输线加载电纳可以改变其传输特性的原理设计了一个L波段六位色散数字移相器.借助ADS软件及25.D仿真器Momentum,建立PIN二极管的SPICE模型,使用Au丝测试得的S参数,在全面考虑实际制作工艺的基础之上,建立准确的电路模型,经过优化,可以得到准确的仿真结果.实际测试结果与仿真相吻合.该方法减少了调试工作,且设计的产品性能优良,体积小,已得到公司规模生产.