低成本Si基GaN微电子学的新进展(续)

进入21世纪后,宽禁带半导体GaN微电子学发展迅速,SiC基GaN微电子学已成为微波电子学的发展主流,且正在向更高频率和更高功率密度的新一代GaN微波功率器件发展。为了降低成本,Si基GaN微电子学应运而生,在5G通信、电动汽车等绿色能源应用发展的带动下,Si基GaN微电子学已进入产业化快速发展阶段。介绍了Si基GaN微电子学在射频Si基GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)新器件结构、工艺与可靠性,Si基GaN HEMT单片微波集成电路(MMIC),Si基E模功率GaN HEMT结构设计,大尺寸Si基GaN HEMT工艺,Si基GaN功率开关器件的可靠性,Si基GaN功率变换器的单片集成和高频开关Si基GaN器件的应用创新等工程化、产业化方面的最新技术进展。分析和评价了低成本Si基GaN微电子学工程化和产业化的发展态势。     

基于特征模分析的金属环宽带天线设计

基于特征模理论分析方法,设计了一款加载分布电感的金属三角环宽带天线。该天线主要在金属三角环天线的基础上,加载分布电感将三角形环特定的2个模式的谐振频率靠近形成宽带。通过选择合适的馈电位置,采用同轴到微带过渡的结构激励出期望的模式。仿真和测试结果一致,天线的阻抗带宽仿真结果和测试结果分别为57.4%(2.35～4.24 GHz)和51.1%(2.46～4.15 GHz)。同时,在整个阻抗带宽范围内具有较好的全向性和稳定的增益。     

差分无源器件的设计

在现代无线通信系统中,差分电路相比单端电路而言具有更强的抗干扰能力,因此受到了国内外学者的广泛关注。文章介绍了混合模散射参数、差分器件设计中常用的微带线和缝隙线及两种传输线之间的相互转化,并介绍了基于微带线和缝隙线转换结构的两种全差分带通滤波器。两种滤波器分别实现了多频段和宽带的差模传输特性以及宽带的共模抑制特性。文章还给出了差分耦合器、差分功分器和差分天线等差分器件的设计。仿真与实测结果吻合较好,验证了设计方法的正确性。     

毫米波宽带超表面MIMO天线北大核心CSCD

本文设计了一款毫米波宽带超表面MIMO天线。基于特征模分析设计了宽带超表面天线单元,从而使其组成的MIMO天线具有宽带特性。为了改善天线的隔离度,在天线单元之间引入了金属化通孔以及隔离金属条带。天线整体仅使用了一层介质基板,通过同轴探针进行馈电,结构简单且易于集成,具有低剖面的优点。仿真结果显示,在21.3～31GHz(37%)频段内,天线匹配良好,隔离度不低于20dB,并且带内最高可实现增益可达8.1dBi。     

InPBi薄膜材料的结构性能和光学性能研究

室温下,InPBi表现出强而宽的光致发光光谱,其宽光谱特性来自于材料中的PIn反位深能级和与Bi相关的深能级。该特性使得InPBi有希望应用于制备光学相干层析扫描系统中的超辐射光源。文章利用透射电子显微镜和三维原子探针研究了InPBi薄膜材料的结构性能,发现Bi原子在InPBi薄膜中的分布极不均匀,在InPBi/InP界面出现了Bi的富集区,从该区域沿[001]方向出现了Bi的纳米面,此纳米面位于(110)平面上。这种Bi原子的富集分布阻碍了PIn反位参与的载流子复合过程,对InPBi的光学性能有显著的影响。研究结果可为制造光学相干层析扫描系统的超辐射发光二极管提供一定的理论基础。     

激光无吸收剂透射焊接透明PET塑料试验研究

使用1 710 nm半导体激光器,对同种透明聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料进行激光透射焊接,由于透明PET塑料对1.7μm的激光具有较高吸收率,因此焊接过程无需添加激光吸收剂。通过调整激光功率和焊接速度,探讨了线能量对焊接强度的影响。在激光功率为10 W,焊接速度为7.5 mm/s时,得到了美观牢固的焊接试件,此时的线能量为1.33 J/mm。保持此线能量不变,在激光功率为5～30 W的范围内设计了对比试验。结果表明,激光功率在5～30 W、焊接速度在3.75～22.50 mm/s内改变对焊接试件的焊缝强度影响较小。     

基于期望方向图匹配的MIMO雷达恒模发射波形设计算法研究

为提升MIMO雷达发射功率利用率,改善对目标的探测性能,研究了期望方向图匹配下的发射波形设计方法。建立了发射波形恒模约束下的方向图匹配加权优化模型;基于循环优化和majorization-minimization(MM)算法对原始非凸优化问题进行求解,通过构造合适的上界函数,可将原始问题松弛为等式约束下的序列线性规划问题,并能保证算法的收敛性;由于每一次迭代都能给出子问题的闭式解,因而所提方法的计算复杂度较低;仿真实验表明了所提方法的有效性。     

2.8 μm中红外同步泵浦锁模光纤激光器

2.8μm波段中红外光纤激光器在激光医疗领域具有重要的应用,受到广泛关注。研究并实现了2.8μm同步泵浦锁模脉冲光纤激光器。自主研制了大功率单模976nm皮秒脉冲激光器并以此作为泵浦源,以掺铒氟化物光纤环形腔作为谐振器,通过纤芯同步泵浦的方式,在交叉相位调制作用下实现了2.8μm同步泵浦锁模脉冲激光器的制备。锁模脉冲的中心波长为2784.7nm,重复频率为6.534 MHz,脉冲宽度接近光电探测器极限。所提方案不需要在谐振器内插入任何中红外主动或被动调制器,具有系统稳定性好和易于实现全光纤化等优势。