CN114221710B - 基于光电异构集成的微波光子收发电路及微波光子收发器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于光电异构集成的微波光子收发电路及微波光子收发器。该方法包括：微波/毫米波集成电路芯片的第一输入端用于输入的第一电信号，第一输出端用于输出处理后的第一电信号；激光器芯片将第一电信号转换为第一光信号进行输出；第一光电探测器芯片接收第一光信号，转换成第二电信号，通过微波/毫米波集成电路芯片对激光器芯片进行反馈控制；第二光电探测器芯片探测第二光信号，转换为第三电信号输入到微波/毫米波集成电路芯片，对第三电信号进行处理后输出。本发明能够实现光器件与微波/毫米波集成电路芯片的单片系统集成，提高微波光子收发电路的频率特性，实现微波光子收发电路的小型化以及集成化。
Description
技术领域
本发明涉及光电子技术领域，尤其涉及一种基于光电异构集成的微波光子收发电路及微波光子收发器。
背景技术
微波光子学是一门发展迅速的交叉学科，它在国防、科学技术以及日常生活的许多方面都得到了越来越广泛的应用。微波光子学主要研究利用光电子学的器件和方法来实现微波/毫米波信号的产生、传输分配和处理等功能。未来对微波光子学提出新的挑战：实现更高速度、带宽、处理能力及动态范围的同时，要求器件和系统具有尺寸小、重量轻、功耗低等特性。
光电子集成技术作为发挥光子优势的重要技术手段，成为光通信、微波光子等领域的重要支撑技术。但是目前光电子集成技术还处在单个芯片实现单种器件的水平，多种分立器件之间的互连会引入较大的寄生参数，进而影响器件的高频特性；同时由于分立器件的体积比较大，影响器件的集成化、小型化。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于光电异构集成的微波光子收发电路及微波光子收发器，以解决多种分立器件之间互连引起较大寄生参数，且使得集成器件体积大的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于光电异构集成的微波光子收发电路，包括：微波/毫米波集成电路芯片、激光器芯片、第一光电探测器芯片和第二光电探测器芯片；
所述微波/毫米波集成电路芯片的第一输入端用于输入的第一电信号，所述微波/毫米波集成电路芯片的第一输出端用于输出处理后的第一电信号；所述激光器芯片与所述微波/毫米波集成电路芯片的第一输出端连接，并设置在所述微波/毫米波集成电路芯片上，用于将接收到的所述处理后的第一电信号转换为第一光信号进行输出；所述第一光电探测器芯片设置在所述微波/毫米波集成电路芯片上，且与所述激光器芯片的设置位置对应，用于接收所述激光器芯片输出的第一光信号，并对所述第一光信号进行转换成第二电信号，根据所述第二电信号通过微波/毫米波集成电路芯片对所述激光器芯片进行反馈控制；
所述第二光电探测器芯片设置在所述微波/毫米波集成电路芯片上，用于探测第二光信号，将所述第二光信号转换为第三电信号并输入到所述微波/毫米波集成电路芯片的第二输入端，所述微波/毫米波集成电路芯片将接收到的所述第三电信号进行处理后得到第四电信号，所述微波/毫米波集成电路芯片的第二输出端输出所述第四电信号。
在一种可能的实现方式中，所述第二光电探测器芯片为上表面集成光学透镜的光电探测器芯片，所述光学透镜用于汇聚照射到所述第二光电探测器芯片的光信号。
在一种可能的实现方式中，所述第二光电探测器芯片为底面设置高反膜的光电探测器芯片，所述高反膜用于将进入所述第二光电探测器芯片内且透射过光电转换感光面的光束反射到所述光电转换感光面上。
在一种可能的实现方式中，所述激光器芯片包括发光二极管；
所述发光二极管的阴极端连接所述微波/毫米波集成电路芯片的输出端，所述发光二极管的阳极端接地。
在一种可能的实现方式中，所述激光器芯片通过金锡合金焊接或金金键合的方式与所述微波/毫米波集成电路芯片的输出端连接。
在一种可能的实现方式中，所述激光器芯片设置在所述微波/毫米波集成电路芯片上的边缘位置。
在一种可能的实现方式中，所述第一光电探测器芯片为侧面感光的光电探测器，且感光侧面与所述激光器芯片的发光位置对应，以接收所述激光器芯片发出的光信号。
在一种可能的实现方式中，所述微波/毫米波集成电路芯片，包括：第一微波放大子电路、第一微波匹配子电路、偏置子电路、第二微波放大子电路、第二微波匹配子电路；
所述第一微波放大子电路的输入端为所述微波/毫米波集成电路芯片的第一输入端，所述第一微波放大子电路的输出端连接所述第一微波匹配子电路的输入端，所述第一微波匹配子电路的输出端连接所述偏置子电路的输出端后作为所述微波/毫米波集成电路芯片的第一输出端，所述偏置子电路的输入端连接第一预设电压，用于为所述激光器芯片提供所需电压和电流；
所述第二微波匹配子电路的输入端连接所述第二光电探测器芯片的输出端，所述第二微波匹配子电路的输出端连接所述第二微波放大子电路的输入端，所述第二微波放大子电路的输出端为所述微波/毫米波集成电路芯片的第二输出端，所述第二光电探测器芯片的输入端连接第二预设电压。
在一种可能的实现方式中，所述第一光电探测器芯片还用于与控制芯片连接，所述偏置子电路的输入端连接所述控制芯片，所述第一光电探测器芯片接收所述激光器芯片输出的第一光信号，转换为第二电信号发送给所述控制芯片，所述控制芯片将所述第二电信号转换为数字信号，并根据所述数字信号以及所述激光器芯片的光信号对应的光功率计算输出电压，将所述输出电压输入所述偏置子电路的输入端控制所述激光器芯片发出的光信号。
第二方面，本发明实施例提供了一种微波光子收发器，包括上述任一实施例所述的基于光电异构集成的微波光子收发电路。
本发明实施例提供一种基于光电异构集成的微波光子收发电路及微波光子收发器，通过微波/毫米波集成电路芯片、激光器芯片和第一光电探测器芯片实现电信号的接收，光信号的发出，通过微波/毫米波集成电路芯片和第二光电探测器芯片实现光信号的接收，电信号的输出，从而实现基于光电异构集成的微波光子收发电路，解决了光器件(激光器芯片和光电探测器芯片)与微波/毫米波集成电路芯片不同材料体系器件的单片集成，实现了光器件与微波/毫米波集成电路芯片的单片系统集成，提高微波光子收发电路的频率特性，较现有技术中的分立器件的集成体积更小，实现了微波光子收发电路的小型化以及集成化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的基于光电异构集成的微波光子收发电路的结构示意图；
图2是本发明另一实施例提供的基于光电异构集成的微波光子收发电路的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的激光器芯片的伏安特性曲线的示意图；
图4是本发明实施例提供的激光器芯片的电流和出射光强的关系的示意图；
图5是本发明实施例提供的基于光电异构集成的微波光子收发电路中光发射的示意图；
图6是本发明实施例提供的基于光电异构集成的微波光子收发电路中光接收的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
图1为本发明实施例提供的一种基于光电异构集成的微波光子收发电路的结构示意图，详述如下：
基于光电异构集成的微波光子收发电路可以包括：微波/毫米波集成电路芯片10、激光器芯片20、第一光电探测器芯片30和第二光电探测器芯片40；
所述微波/毫米波集成电路芯片10的第一输入端用于输入的第一电信号，所述微波/毫米波集成电路芯片10的第一输出端用于输出处理后的第一电信号；所述激光器芯片20与所述微波/毫米波集成电路芯片10的第一输出端连接，并设置在所述微波/毫米波集成电路芯片10上，用于将接收到的所述处理后的第一电信号转换为第一光信号进行输出；所述第一光电探测器芯片30设置在所述微波/毫米波集成电路芯片10上，且与所述激光器芯片20的设置位置对应，用于接收所述激光器芯片20输出的第一光信号，并对所述第一光信号进行转换成第二电信号，根据所述第二电信号通过微波/毫米波集成电路芯片10对所述激光器芯片20进行反馈控制；
所述第二光电探测器芯片40设置在所述微波/毫米波集成电路芯片10上，用于探测第二光信号，将所述第二光信号转换为第三电信号并输入到所述微波/毫米波集成电路芯片10的第二输入端，所述微波/毫米波集成电路芯片10将接收到的所述第三电信号进行处理后得到第四电信号，所述微波/毫米波集成电路芯片10的第二输出端输出所述第四电信号。这里第二光信号为外界注入的光信号。
上述基于光电异构集成的微波光子收发电路，通过微波/毫米波集成电路芯片、激光器芯片和第一光电探测器芯片实现电信号的接收，光信号的发出，通过微波/毫米波集成电路芯片和第二光电探测器芯片实现光信号的接收，电信号的输出，从而实现基于光电异构集成的微波光子收发电路，解决了光器件(激光器芯片和光电探测器芯片)与微波/毫米波集成电路芯片不同材料体系器件的单片集成，实现了光器件与微波/毫米波集成电路芯片的单片系统集成，提高微波光子收发电路的频率特性，较现有技术中的分立器件的集成体积更小，实现了微波光子收发电路的小型化以及集成化。
在一实施例中，参见图2，所述微波/毫米波集成电路芯片10，包括：第一微波放大子电路101、第一微波匹配子电路102、偏置子电路103、第二微波放大子电路104和第二微波匹配子电路105；
所述第一微波放大子电路101的输入端为所述微波/毫米波集成电路芯片10的第一输入端，所述第一微波放大子电路10的输出端连接所述第一微波匹配子电路102的输入端，所述第一微波匹配子电路102的输出端连接所述偏置子电路103的输出端后作为所述微波/毫米波集成电路芯片10的第一输出端，所述偏置子电路103的输入端连接第一预设电压，用于为所述激光器芯片20提供所需电压和电流；
所述第二微波匹配子电路105的输入端连接所述第二光电探测器芯片40的输出端，所述第二微波匹配子电路105的输出端连接所述第二微波放大子电路104的输入端，所述第二微波放大子电路104的输出端为所述微波/毫米波集成电路芯片10的第二输出端，所述第二光电探测器芯片40的输入端连接第二预设电压。
所述微波/毫米波集成电路芯片10中还包括电源处理子电路106，用于对第二预设电压进行处理。如图2所示，所述电源处理子电路106的一端在第二预设电压和所述第二光电探测器芯片40的输入端之间，所述电源处理子电路106的另一端接地。
第一微波放大子电路101、第一微波匹配子电路102、偏置子电路103、第二微波放大子电路104、第二微波匹配子电路105和电源处理子电路106共同构成微波/毫米波集成电路芯片10，采用通用的CMOS工艺，微波/毫米波集成电路芯片10的集成尺寸与位置遵循基本的集成电路原理。需要说明的是，微波/毫米波集成电路芯片10可以为PCB版上设置金属图案，然后在对应的位置上焊接第一微波放大子电路101、第一微波匹配子电路102、偏置子电路103、第二微波放大子电路104、第二微波匹配子电路105和电源处理子电路106，得到如图2所示微波/毫米波集成电路芯片10的平面示意图。
微波/毫米波集成电路芯片10采用半导体(如：GaAs、GaN、Si基)集成电路工艺制备得到，可以实现直接调制激光器芯片20的第一微波放大子电路101、第一微波匹配子电路102、偏置子电路103等集成芯片，组成微波光子收发芯片的发射电路功能；第二微波放大子电路104、第二微波匹配子电路105和电源处理子电路106集成，组成微波光子收发芯片的接收电路功能；采用芯片异构集成的设计方法，实现了微波光子收发电路单片系统集成。
可选的，第一微波放大子电路101和第二微波放大子电路104用于将输入的电信号进行放大，两者的电路结构可以相同。例如，第一微波放大子电路101将输入的第一电信号进行信号放大，并将放大后的第一电信号输入给第一微波匹配子电路102。第二微波放大子电路104将输入的第二微波匹配子电路105匹配的后电信号进行放大，并将得到的第四电信号输出。
可选的，第一微波匹配子电路102为了实现第一微波放大子电路101和外界电信号的输入或输出的良好匹配，第一微波匹配子电路102可以为匹配电路和电阻构成的阻抗形态。第二微波匹配子电路105为了实现输入的电信号和待输出的电信号的良好匹配，第二微波匹配子电路105也是实现电阻的阻抗形态，但是第一微波匹配子电路102和第二微波匹配子电路105的结构可以为不同的，如图2所示，第二微波匹配子电路105可以为匹配电路和电容以及电阻构成。当不采用第一微波匹配子电路102和第二微波匹配子电路105时，则特性阻抗会呈现不连续的状态，表征为端口驻波响应变差，输入或输出电信号性能变差，基于光电异构集成的微波光子收发电路工作不稳定，更易出现自激状态。
可选的，偏置子电路103包括：电容和电感；参见图2，所述电容的一端分别连接所述电感的一端后作为所述偏置子电路103的输入端，所述电容的另一端接地；所述电感的另一端作为所述偏置子电路103的输出端。
偏置子电路103输入的第一预设电压，用于为所述激光器芯片20提供所需电压和电流，以使得激光器芯片20的电压处于死区电压边缘，如图3，激光器芯片20在0V时并不会表现出相应的伏安特性曲线的线性段，微波放大子电路101的输入端输入的电信号通过微波匹配子电路102进入激光器芯片20后，激光器芯片20可以发出光信号，此时激光器芯片20的电压由死区电压进入线性区。死区电压的范围可以为±1V。
所述第二预设电压为一直流电压，为第二光电探测器芯片40的正常工作提供必须的电压。同理第一光电探测器芯片30也需要连接预设电压。电源处理子电路106可以为电容，电容可以实现对第二预设电压进行滤波处理。
在一实施例中，所述激光器芯片20包括发光二极管；
所述发光二极管的阴极端连接所述微波/毫米波集成电路芯片10的输出端，所述发光二极管的阳极端接地。参见图2所示，发光二极管的阴极端分别连接第一微波匹配子电路102的输出端以及所述偏置子电路103的输出端。
所述激光器芯片20通过金锡合金焊接或金金键合的方式与所述微波/毫米波集成电路芯片10的输出端连接。从而实现激光器芯片20与底层微波/毫米波集成电路芯片10堆叠集成，实现激光器芯片20与微波/毫米波集成电路芯片10的信号互连。通过激光器芯片20的底部与微波/毫米波集成电路芯片10的金属连接可以实现激光器芯片20的快速散热，同时微波/毫米波集成电路芯片10上连接的其他金属器件，也可以进一步快速散热。
所述激光器芯片20设置在所述微波/毫米波集成电路芯片10上的边缘位置。如图5所示，将激光器芯片20设置在所述微波/毫米波集成电路芯片10上的右侧边缘位置，这样激光器芯片20所固有的发射角发出的光斑比较紧密，光斑不易被微波/毫米波集成电路芯片10上的其他器件遮挡，第一光电探测器芯片30也几乎可以接收到全部的光，从而提高第一光电探测器芯片30探测到的光信号的准确度，辅助实现激光器芯片20输出光功率的准确控制。
在一实施例中，所述第一光电探测器芯片30为侧面感光的光电探测器，且感光侧面与所述激光器芯片20的发光位置对应，以接收所述激光器芯片20发出的光信号。参见图5，激光束打到第一光电探测器芯片30的侧面为第一光电探测器芯片30的感光面。
再结合图2，所述第一光电探测器芯片30还用于与控制芯片50连接，所述偏置子电路103的输入端连接所述控制芯片50，所述第一光电探测器30接收所述激光器芯片20输出的第一光信号，转换为第二电信号发送给所述控制芯片50，所述控制芯片50将所述第二电信号转换为数字信号，并根据所述数字信号以及所述激光器芯片20的光信号对应的光功率计算输出电流，将所述输出电流输入所述偏置子电路103的输入端控制激光器芯片20发出的光信号，为激光器芯片20提供稳定电流源，使激光器芯片20的电压在线性区进行调节，可以发出希望得到的光信号，如图3所示，这样可以实现激光器芯片20直接反馈控制，使得可以精确控制激光器芯片20的光功率输出。
如图4所示，输入激光器芯片20的电流和激光器芯片20发出的光强的关系示意图，随着电流的增大，激光器芯片20发出的光强增加，当输入的电流达到一定值时，激光器芯片20发出的光信号对应的光强逐渐趋于平稳。
可选的，如图6所示，所述第二光电探测器芯片40作为接收第二光信号的核心元器件，采用光路背入射的涉及方法，在本实施例中，第二光电探测器芯片40为上表面集成光学透镜60的光电探测器芯片，所述光学透镜60用于汇聚照射到所述第二光电探测器芯片40的光信号。需要说明的是，在本实施例中，对第一光电探测器芯片30响应度、感光面积、入射饱和光功率等要求较低，能实现监测激光器芯片的输出光功率与监测电流的关系，并反馈给控制芯片实现控制即可。而对第二光电探测器芯片40则要求器具有较大的饱和入射光功率、较高的响应度以及优良的光-电特性，因此在第二光电探测器芯片40上表面集成光学透镜。
可选的，参见图6所述光学透镜60设置在所述第二光电探测器芯片40的上表面，这样外界第二光信号照射到光学透镜60上之后会汇聚更多的光线进入到第二光电探测器芯片40内具有高透性的光电转换感光面上，实现光电转换部分的主要能量来源。另外，经过光学透镜60的光束会经过更短且损耗更小的光程照射到光电转换感光面上，实现光电转换效率的提升。
可选的，参见图6，所述第二光电探测器芯片40为底面设置高反膜70的光电探测器芯片，所述高反膜70用于将进入所述第二光电探测器芯片40内且透射过光电转换感光面的光束反射到所述光电转换感光面上。这样透射过光电转换感光面的光束本来会被浪费，但是设置高反膜70后会将此部分光束重新反射到光电转换感光面上，因此可以获得光电转换部分的更多能量来源，进一步提高光电转换效率。
与传统的光电二极管芯片相比，本实施例采用的背向探测第二光电探测器芯片的可反射原本经光电二极管底侧散逸的目标光束，实现光电转换效率的提升。又因为将光学透镜直接集成到第二光电探测器芯片之上，由反射镜会聚的光束会经过更短且损耗更小的光程照射到感光材料，实现光电转换效率的提升。
上述基于光电异构集成的微波光子收发电路，通过微波/毫米波集成电路芯片、激光器芯片和第一光电探测器芯片实现电信号的接收，光信号的发出，通过微波/毫米波集成电路芯片和第二光电探测器芯片实现光信号的接收，电信号的输出，从而实现基于光电异构集成的微波光子收发电路，解决了光器件(激光器芯片和光电探测器芯片)与微波/毫米波集成电路芯片不同材料体系器件的单片集成，实现了光器件与微波/毫米波集成电路芯片的单片系统集成，提高微波光子收发电路的频率特性，较现有技术中的分立器件的集成体积更小，实现了微波光子收发电路的小型化以及集成化。在第二光电探测器芯片上集成光学透镜，放大第二光电探测器芯片的感光面积，提高光转换效率。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
本发明实施例还提供一种微波光子收发器，包括上述任一实施例所述的基于光电异构集成的微波光子收发电路，且具有上述任一实施例所述的基于光电异构集成的微波光子收发电路带来的有益效果。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于光电异构集成的微波光子收发电路，其特征在于，包括：微波/毫米波集成电路芯片、激光器芯片、第一光电探测器芯片和第二光电探测器芯片；
所述微波/毫米波集成电路芯片的第一输入端用于输入的第一电信号，所述微波/毫米波集成电路芯片的第一输出端用于输出处理后的第一电信号；所述激光器芯片与所述微波/毫米波集成电路芯片的第一输出端连接，并设置在所述微波/毫米波集成电路芯片上，用于将接收到的所述处理后的第一电信号转换为第一光信号进行输出；所述第一光电探测器芯片设置在所述微波/毫米波集成电路芯片上，且与所述激光器芯片的设置位置对应，用于接收所述激光器芯片输出的第一光信号，并对所述第一光信号进行转换成第二电信号，根据所述第二电信号通过微波/毫米波集成电路芯片对所述激光器芯片进行反馈控制；
所述第二光电探测器芯片设置在所述微波/毫米波集成电路芯片上，用于探测第二光信号，将所述第二光信号转换为第三电信号并输入到所述微波/毫米波集成电路芯片的第二输入端，所述微波/毫米波集成电路芯片将接收到的所述第三电信号进行处理后得到第四电信号，所述微波/毫米波集成电路芯片的第二输出端输出所述第四电信号；
所述第一光电探测器芯片为侧面感光的光电探测器，且感光侧面与所述激光器芯片的发光位置对应，以接收所述激光器芯片发出的光信号；
所述第二光电探测器芯片为上表面集成光学透镜的光电探测器芯片，所述光学透镜用于汇聚照射到所述第二光电探测器芯片的光信号；
所述第二光电探测器芯片为底面设置高反膜的光电探测器芯片，所述高反膜用于将进入所述第二光电探测器芯片内且透射过光电转换感光面的光束反射到所述光电转换感光面上；
所述第二光电探测器芯片采用光路背入射的设计方法。
2.根据权利要求1所述的基于光电异构集成的微波光子收发电路，其特征在于，所述激光器芯片包括发光二极管；
所述发光二极管的阴极端连接所述微波/毫米波集成电路芯片的输出端，所述发光二极管的阳极端接地。
3.根据权利要求1所述的基于光电异构集成的微波光子收发电路，其特征在于，所述激光器芯片通过金锡合金焊接或金金键合的方式与所述微波/毫米波集成电路芯片的输出端连接。
4.根据权利要求1所述的基于光电异构集成的微波光子收发电路，其特征在于，所述激光器芯片设置在所述微波/毫米波集成电路芯片上的边缘位置。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于光电异构集成的微波光子收发电路，其特征在于，所述微波/毫米波集成电路芯片，包括：第一微波放大子电路、第一微波匹配子电路、偏置子电路、第二微波放大子电路、第二微波匹配子电路；
所述第一微波放大子电路的输入端为所述微波/毫米波集成电路芯片的第一输入端，所述第一微波放大子电路的输出端连接所述第一微波匹配子电路的输入端，所述第一微波匹配子电路的输出端连接所述偏置子电路的输出端后作为所述微波/毫米波集成电路芯片的第一输出端，所述偏置子电路的输入端连接第一预设电压，用于为所述激光器芯片提供所需电压和电流；
所述第二微波匹配子电路的输入端连接所述第二光电探测器芯片的输出端，所述第二微波匹配子电路的输出端连接所述第二微波放大子电路的输入端，所述第二微波放大子电路的输出端为所述微波/毫米波集成电路芯片的第二输出端，所述第二光电探测器芯片的输入端连接第二预设电压。
6.根据权利要求5所述的基于光电异构集成的微波光子收发电路，其特征在于，所述第一光电探测器芯片还用于与控制芯片连接，所述偏置子电路的输入端连接所述控制芯片，所述第一光电探测器芯片接收所述激光器芯片输出的第一光信号，转换为第二电信号发送给所述控制芯片，所述控制芯片将所述第二电信号转换为数字信号，并根据所述数字信号以及所述激光器芯片的光信号对应的光功率计算输出电流，将所述输出电流输入所述偏置子电路的输入端控制所述激光器芯片发出的光信号。
7.一种微波光子收发器，其特征在于，包括上述权利要求1-6中任一项所述的基于光电异构集成的微波光子收发电路。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030075487A (ko) * | 2002-03-19 | 2003-09-26 | 학교법인 한국정보통신학원 | 광도파로와 마이크로렌즈를 이용한 칩간 광연결 구조 |
| CN104601244A (zh) * | 2014-12-22 | 2015-05-06 | 武汉电信器件有限公司 | 一种400Gb/s热插拔高速光收发模块 |
| CN107256863A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-10-17 | 东南大学 | 一种单片集成的光电芯片 |
| CN108768533A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-06 | 湖北自贸区东芯科技有限公司 | 一种用于高速远距离传输的光收发一体组件 |
| CN110530514A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-12-03 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种降低平衡零拍探测系统光学损耗的装置及方法 |
| CN111337126A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-26 | 安徽大学 | 一种光源模式测量仪 |
| CN111524994A (zh) * | 2020-04-13 | 2020-08-11 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 基于混合吸收层背入射高速铟镓砷光电探测器及制备方法 |
| CN111917482A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-11-10 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 薄膜铌酸锂基异构集成微波光子收发芯片 |
| CN112711098A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-27 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 背入射光电探测器光纤耦合部的异形端口光纤及调整方法 |
| CN112928174A (zh) * | 2021-02-18 | 2021-06-08 | 北京信息科技大学 | 纳米材料修饰透光薄膜的光电探测器及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090028579A1 (en) * | 2007-07-23 | 2009-01-29 | Finisar Corporation | Fiber optic link having an integrated laser and photodetector chip |
| US20140270621A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Apic Corporation | Photonic multi-chip module |
-
2021
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030075487A (ko) * | 2002-03-19 | 2003-09-26 | 학교법인 한국정보통신학원 | 광도파로와 마이크로렌즈를 이용한 칩간 광연결 구조 |
| CN104601244A (zh) * | 2014-12-22 | 2015-05-06 | 武汉电信器件有限公司 | 一种400Gb/s热插拔高速光收发模块 |
| CN107256863A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-10-17 | 东南大学 | 一种单片集成的光电芯片 |
| CN108768533A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-06 | 湖北自贸区东芯科技有限公司 | 一种用于高速远距离传输的光收发一体组件 |
| CN110530514A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-12-03 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种降低平衡零拍探测系统光学损耗的装置及方法 |
| CN111337126A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-26 | 安徽大学 | 一种光源模式测量仪 |
| CN111524994A (zh) * | 2020-04-13 | 2020-08-11 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 基于混合吸收层背入射高速铟镓砷光电探测器及制备方法 |
| CN111917482A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-11-10 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 薄膜铌酸锂基异构集成微波光子收发芯片 |
| CN112711098A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-27 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 背入射光电探测器光纤耦合部的异形端口光纤及调整方法 |
| CN112928174A (zh) * | 2021-02-18 | 2021-06-08 | 北京信息科技大学 | 纳米材料修饰透光薄膜的光电探测器及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 光通信波段超高速PIN光电探测器的新进展;刘家洲, 李爱珍, 张永刚;半导体光电(04);全文 * |
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