JP3062367B2 - マイクロ波位相シフタ - Google Patents
マイクロ波位相シフタInfo
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- JP3062367B2 JP3062367B2 JP5021531A JP2153193A JP3062367B2 JP 3062367 B2 JP3062367 B2 JP 3062367B2 JP 5021531 A JP5021531 A JP 5021531A JP 2153193 A JP2153193 A JP 2153193A JP 3062367 B2 JP3062367 B2 JP 3062367B2
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- optical switch
- phase shifter
- layer
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- light
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- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波位相シフタに
関し、特に光学的に制御されるマイクロ波位相シフタに
関している。
関し、特に光学的に制御されるマイクロ波位相シフタに
関している。
【０００２】
【従来の技術】位相シフタは、フェーズドアレイアンテ
ナの最も重要な構成要素の一つである。従来技術では、
ｐｉｎダイオードスイッチを用いて、伝送路の長さを切
り換える位相シフタや、マイクロ波の透過率及び速度を
変えるフェリ磁性位相シフタなどが用いられていた。
ナの最も重要な構成要素の一つである。従来技術では、
ｐｉｎダイオードスイッチを用いて、伝送路の長さを切
り換える位相シフタや、マイクロ波の透過率及び速度を
変えるフェリ磁性位相シフタなどが用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】フェーズドアレイアン
テナは、１００から１０００の放射素子を有している。
放射素子の数に対して、同数程度の数の位相シフタが必
要となる。フェーズドアレイアンテナから発生される信
号の放射パターンは、放射素子間の間隔及び相対的な位
相シフト量によって制御される。従って、位相シフタの
サイズは放射素子間の間隔に影響を及ぼさないようにで
きるだけ小さい方が好ましい。しかしながら、上述の従
来技術のフェリ磁性位相シフタは、ソレノイドコイルや
強磁性棒を有した構造であるため、小型のフェリ磁性位
相シフタを開発することは困難であった。またソレノイ
ドコイルや強磁性棒を用いているので、従来のフェリ磁
性位相シフタは重量の軽減が困難であった。
テナは、１００から１０００の放射素子を有している。
放射素子の数に対して、同数程度の数の位相シフタが必
要となる。フェーズドアレイアンテナから発生される信
号の放射パターンは、放射素子間の間隔及び相対的な位
相シフト量によって制御される。従って、位相シフタの
サイズは放射素子間の間隔に影響を及ぼさないようにで
きるだけ小さい方が好ましい。しかしながら、上述の従
来技術のフェリ磁性位相シフタは、ソレノイドコイルや
強磁性棒を有した構造であるため、小型のフェリ磁性位
相シフタを開発することは困難であった。またソレノイ
ドコイルや強磁性棒を用いているので、従来のフェリ磁
性位相シフタは重量の軽減が困難であった。
【０００４】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、軽量で装置
容積の小さなマイクロ波位相シフタを提供することにあ
る。
れたものであり、その目的とするところは、軽量で装置
容積の小さなマイクロ波位相シフタを提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の光学的に制御さ
れるマイクロ波位相シフタは、マイクロ波を伝送するた
めの伝送路であって、入力端部及び出力端部と、入力端
部及び出力端部の間に設けられた複数の分岐点とを有す
る伝送路と、複数の分岐点のひとつと複数の分岐点の他
のひとつとを接続する迂回路と、複数の分岐点のそれぞ
れに設けられた光学スイッチと、光学スイッチのそれぞ
れに独立して光を照射することができる複数の光源とを
備えている。その光学スイッチは、ｎ型半導体層とｐ型
半導体層とが真性半導体層を挟んで形成された１周期分
ｎｉｐｉ超格子層を繰り返し複数層積層されたｎｉｐｉ
超格子層を有している。光源からの光が光学スイッチに
照射される場合には光学スイッチはオンとなり、光源か
らの光が遮断される場合には光学スイッチはオフにな
る。光源からの光を光学スイッチに照射することによっ
てｎｉｐｉ超格子層の実効バンドギャップを変化させ
る。そのような構成によって、上記目的が達成される。
れるマイクロ波位相シフタは、マイクロ波を伝送するた
めの伝送路であって、入力端部及び出力端部と、入力端
部及び出力端部の間に設けられた複数の分岐点とを有す
る伝送路と、複数の分岐点のひとつと複数の分岐点の他
のひとつとを接続する迂回路と、複数の分岐点のそれぞ
れに設けられた光学スイッチと、光学スイッチのそれぞ
れに独立して光を照射することができる複数の光源とを
備えている。その光学スイッチは、ｎ型半導体層とｐ型
半導体層とが真性半導体層を挟んで形成された１周期分
ｎｉｐｉ超格子層を繰り返し複数層積層されたｎｉｐｉ
超格子層を有している。光源からの光が光学スイッチに
照射される場合には光学スイッチはオンとなり、光源か
らの光が遮断される場合には光学スイッチはオフにな
る。光源からの光を光学スイッチに照射することによっ
てｎｉｐｉ超格子層の実効バンドギャップを変化させ
る。そのような構成によって、上記目的が達成される。
【０００６】また、マイクロ波位相シフタは、ｎｉｐｉ
超格子層のｎ型半導体層とｐ型半導体層との間にバイア
ス電圧を印加する手段を更に備えていてもよい。
超格子層のｎ型半導体層とｐ型半導体層との間にバイア
ス電圧を印加する手段を更に備えていてもよい。
【０００７】
【作用】マイクロ波位相シフタの機能は、信号の周波
数、伝送路の長さ、又は導波路の誘電率或いは透過性を
変えることによって伝播するマイクロ波信号の位相φを
変えることである。なお、位相φは一般に下式のように
表現される。
数、伝送路の長さ、又は導波路の誘電率或いは透過性を
変えることによって伝播するマイクロ波信号の位相φを
変えることである。なお、位相φは一般に下式のように
表現される。
【０００８】φ＝２πｆｌ／ｖ ここで、ｆは信号の周波数であり、ｌは伝送路の物理的
長さ、ｖは信号の伝播速度である。
長さ、ｖは信号の伝播速度である。
【０００９】本発明によるマイクロ波位相シフタは、伝
送路及び迂回路中に光学スイッチを有している。光学ス
イッチが「オン」状態のとき、マイクロ波信号は光学ス
イッチを通過できない。光学スイッチが「オフ」状態の
とき、マイクロ波信号は光学スイッチを通過できる。従
って、複数の迂回路を有する伝送路を作製し、伝送路と
迂回路の各分岐点に光学スイッチを形成すれば、適当に
光学スイッチを選択することによって、マイクロ波信号
が伝播することが可能な経路の長さを変えることができ
る。その結果、伝播するマイクロ波信号の位相を相対的
に変化させることが出来る。
送路及び迂回路中に光学スイッチを有している。光学ス
イッチが「オン」状態のとき、マイクロ波信号は光学ス
イッチを通過できない。光学スイッチが「オフ」状態の
とき、マイクロ波信号は光学スイッチを通過できる。従
って、複数の迂回路を有する伝送路を作製し、伝送路と
迂回路の各分岐点に光学スイッチを形成すれば、適当に
光学スイッチを選択することによって、マイクロ波信号
が伝播することが可能な経路の長さを変えることができ
る。その結果、伝播するマイクロ波信号の位相を相対的
に変化させることが出来る。
【００１０】光学スイッチはｎｉｐｉ超格子層を有して
いる。ｎｉｐｉ超格子層の光伝導性は真性半導体層の光
伝導性に較べて非常に高くすることができる。ｎｉｐｉ
超格子層の幅及び厚さは、伝送路中に光学スイッチを組
み込んだとき、光学スイッチによってマイクロ波信号が
反射したり、吸収されることによる信号強度の減衰が最
も小さくなるように決定される。
いる。ｎｉｐｉ超格子層の光伝導性は真性半導体層の光
伝導性に較べて非常に高くすることができる。ｎｉｐｉ
超格子層の幅及び厚さは、伝送路中に光学スイッチを組
み込んだとき、光学スイッチによってマイクロ波信号が
反射したり、吸収されることによる信号強度の減衰が最
も小さくなるように決定される。
【００１１】光スイッチの動作原理は以下のように説明
される。光伝導性材料に対して、照射された時のｎｉｐ
ｉ超格子層内のキャリアＮcの平均数は以下の通りであ
る。
される。光伝導性材料に対して、照射された時のｎｉｐ
ｉ超格子層内のキャリアＮcの平均数は以下の通りであ
る。
【００１２】Ｎc＝Ｐｎτo／ｈν ここで、Ｐは光照射のパワー、νは光周波数、ｎは量子
効率、ｈはプランク定数、τoは再結合寿命をそれぞれ
表している。ｎｉｐｉ超格子層は、任意の固有層間隔を
有するｎ及びｐドープ半導体の交互の薄い層からなる。
実効バンドギャップＥg(eff)は、この構造に対して、ｎ
層内の伝導帯内での最低エネルギーレベルとｐ層内の価
電子帯内での最高エネルギーバンドとのエネルギー差と
して規定される。
効率、ｈはプランク定数、τoは再結合寿命をそれぞれ
表している。ｎｉｐｉ超格子層は、任意の固有層間隔を
有するｎ及びｐドープ半導体の交互の薄い層からなる。
実効バンドギャップＥg(eff)は、この構造に対して、ｎ
層内の伝導帯内での最低エネルギーレベルとｐ層内の価
電子帯内での最高エネルギーバンドとのエネルギー差と
して規定される。
【００１３】Ｅg(eff)＝Ｅg−ｑＶ＋Ｅc,o＋Ｅvh,o ここでＥgはその材料の固有バンドギャップ、Ｖは内蔵
電位、Ｅc,oは伝導帯内の第１のエネルギーバンド、Ｅ
vh,oは価電子帯内での第１に大きい正孔エネルギーレベ
ルである。
電位、Ｅc,oは伝導帯内の第１のエネルギーバンド、Ｅ
vh,oは価電子帯内での第１に大きい正孔エネルギーレベ
ルである。
【００１４】内蔵電位Ｖはポワソンの等式から求められ
る。ｎドープ層及びｐドープ層のドーピング（ＮD及び
ＮA）及び厚さ（ｔn及びｔp）は等しい。
る。ｎドープ層及びｐドープ層のドーピング（ＮD及び
ＮA）及び厚さ（ｔn及びｔp）は等しい。
【００１５】 Ｖ＝ｑ／２Ｅ［２ＮD（ｔn／２）2＋ＮDｔn 2］ この実効バンドギャップＥg(eff)は実空間では間接的で
あるが、逆格子空間においては直接的である（ＧａＡｓ
又は他の直接バンドギャップ材料が用いられていると仮
定する）。照射によって発生される電子−正孔対は、そ
の後、空間的に分離されて、長い再結合寿命となる。ｎ
ｉｐｉ超格子層に照射された光によって内蔵電位Ｖが変
化し、実効バンドギャップＥg(eff)が変化する。この実
効バンドギャップＥg(eff)に対応するエネルギを有する
マイクロ波信号はｎｉｐｉ超格子層に吸収されるので、
マイクロ波信号は光スイッチを通過できなくなる。層
厚、構成及びドーピング濃度は調整され得るので、所望
の光伝導性応答が得られる。本発明によるマイクロ波位
相シフタは、フェイズドアレイアンテナを構成するマイ
クロストリップの一部分を伝送路及び迂回路として用い
ることが出来る。また光学スイッチは、伝送路及び迂回
路中に組み込むことができる大きさである。従って、小
型で軽量の位相シフタが得られる。
あるが、逆格子空間においては直接的である（ＧａＡｓ
又は他の直接バンドギャップ材料が用いられていると仮
定する）。照射によって発生される電子−正孔対は、そ
の後、空間的に分離されて、長い再結合寿命となる。ｎ
ｉｐｉ超格子層に照射された光によって内蔵電位Ｖが変
化し、実効バンドギャップＥg(eff)が変化する。この実
効バンドギャップＥg(eff)に対応するエネルギを有する
マイクロ波信号はｎｉｐｉ超格子層に吸収されるので、
マイクロ波信号は光スイッチを通過できなくなる。層
厚、構成及びドーピング濃度は調整され得るので、所望
の光伝導性応答が得られる。本発明によるマイクロ波位
相シフタは、フェイズドアレイアンテナを構成するマイ
クロストリップの一部分を伝送路及び迂回路として用い
ることが出来る。また光学スイッチは、伝送路及び迂回
路中に組み込むことができる大きさである。従って、小
型で軽量の位相シフタが得られる。
【００１６】
【実施例】以下に、本発明を実施例について説明する。
【００１７】図１（ａ）は、本発明によるマイクロ波位
相シフタの一実施例の平面構造を示している。基板２０
上にマイクロ波信号が伝達するための伝送路２が形成さ
れている。伝送路２は入力部１と出力部６とを有してい
る。また入力部１と出力部６の間に設けられた分岐点の
ひとつと他の分岐点のひとつとをそれぞれ接続する迂回
路３から５が形成されている。迂回路３から５は伝送路
２と実質的に同様の機能を有し、マイクロ波信号を伝達
する。各分岐点には光学スイッチ８から１９が備えられ
ている。
相シフタの一実施例の平面構造を示している。基板２０
上にマイクロ波信号が伝達するための伝送路２が形成さ
れている。伝送路２は入力部１と出力部６とを有してい
る。また入力部１と出力部６の間に設けられた分岐点の
ひとつと他の分岐点のひとつとをそれぞれ接続する迂回
路３から５が形成されている。迂回路３から５は伝送路
２と実質的に同様の機能を有し、マイクロ波信号を伝達
する。各分岐点には光学スイッチ８から１９が備えられ
ている。
【００１８】伝送路２の入力部１から入射したマイクロ
波信号は、そのまま伝送路２を通るかまたは迂回路２か
ら５のいずれかを通り出力部６から出力される。いずれ
の経路を選ぶかによって、マイクロ波が伝達する距離を
変えることができるのでマイクロ波信号の位相をずらす
ことができる。例えば、光学スイッチ１０及び１９を
「オン」の状態にして、光学スイッチ１３及び１６を
「オフ」の状態にすることによって、伝送路５のみを信
号が透過する。また光学スイッチ９、１３、１８、及び
１６を「オン」にして、光学スイッチ１０、１２、１
５、及び１９を「オフ」にすることによって、迂回路４
のみを信号が透過するようにできる。迂回路４を通過し
たマイクロ波信号は、迂回路５を透過したマイクロ波信
号に較べて距離７の２倍の長さだけ伝達する距離が長く
なる。従って、マイクロ波信号の位相はずれる。本実施
例では、３つの迂回路を有するマイクロ波位相シフタを
示しているが、この数は任意である。また、伝送路及び
迂回路は、金などの導電材料を用いたマイクロストリッ
プで形成される。
波信号は、そのまま伝送路２を通るかまたは迂回路２か
ら５のいずれかを通り出力部６から出力される。いずれ
の経路を選ぶかによって、マイクロ波が伝達する距離を
変えることができるのでマイクロ波信号の位相をずらす
ことができる。例えば、光学スイッチ１０及び１９を
「オン」の状態にして、光学スイッチ１３及び１６を
「オフ」の状態にすることによって、伝送路５のみを信
号が透過する。また光学スイッチ９、１３、１８、及び
１６を「オン」にして、光学スイッチ１０、１２、１
５、及び１９を「オフ」にすることによって、迂回路４
のみを信号が透過するようにできる。迂回路４を通過し
たマイクロ波信号は、迂回路５を透過したマイクロ波信
号に較べて距離７の２倍の長さだけ伝達する距離が長く
なる。従って、マイクロ波信号の位相はずれる。本実施
例では、３つの迂回路を有するマイクロ波位相シフタを
示しているが、この数は任意である。また、伝送路及び
迂回路は、金などの導電材料を用いたマイクロストリッ
プで形成される。
【００１９】図１（ｂ）は、図１（ａ）に示されるマイ
クロ波位相シフタのＡＢ部分の断面図である。基板２０
上に光学スイッチ１３及び１６が形成されている。伝送
路２及び迂回路５は、光学スイッチ１３及び１６に接続
されている。
クロ波位相シフタのＡＢ部分の断面図である。基板２０
上に光学スイッチ１３及び１６が形成されている。伝送
路２及び迂回路５は、光学スイッチ１３及び１６に接続
されている。
【００２０】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、図１に示さ
れるマイクロ波位相シフタの光学スイッチ８から１９に
照射する光の供給方法を説明する図である。マイクロ波
位相シフタが形成された基板２１に対して平行に位置す
るように光源を配した基板２２が設けられている。基板
２２には、図２（ｂ）に示されるように、マイクロ波位
相シフタの光スイッチが形成される部分に対応して光源
２３が、配置されている。光源２３は、発光ダイオード
などを用いることができる。
れるマイクロ波位相シフタの光学スイッチ８から１９に
照射する光の供給方法を説明する図である。マイクロ波
位相シフタが形成された基板２１に対して平行に位置す
るように光源を配した基板２２が設けられている。基板
２２には、図２（ｂ）に示されるように、マイクロ波位
相シフタの光スイッチが形成される部分に対応して光源
２３が、配置されている。光源２３は、発光ダイオード
などを用いることができる。
【００２１】次に本発明によるマイクロ波位相シフタの
製造方法を説明する。
製造方法を説明する。
【００２２】まず図３に示すように、ＭＯＣＶＤ法また
はＭＢＥ法によってＧａＡｓ基板３１上にｎｉｐｉ超格
子層３８を形成する。ｎｉｐｉ超格子層３８は１周期分
ｎｉｐｉ超格子層３６が繰り返し堆積され形成される。
１周期分ｎｉｐｉ超格子層３６は、アンドープのＧａＡ
ｓ層（厚さ５０ｎｍ）３２、Ｂｅが５×１０16／ｃｍ3
ドープされたｐ型ＧａＡｓ層（厚さ５０ｎｍ）３３、ア
ンドープのＧａＡｓ層（厚さ５０ｎｍ）３４、及びＳｉ
が５×１０16／ｃｍ3ドープされたｎ型ＧａＡｓ層（厚
さ５０ｎｍ）３５を順に堆積することによって形成され
る。このｎｉｐｉ超格子層３６が２周期分形成された
後、最後にアンドープのＧａＡｓ層（厚さ５０ｎｍ）３
７を堆積する。
はＭＢＥ法によってＧａＡｓ基板３１上にｎｉｐｉ超格
子層３８を形成する。ｎｉｐｉ超格子層３８は１周期分
ｎｉｐｉ超格子層３６が繰り返し堆積され形成される。
１周期分ｎｉｐｉ超格子層３６は、アンドープのＧａＡ
ｓ層（厚さ５０ｎｍ）３２、Ｂｅが５×１０16／ｃｍ3
ドープされたｐ型ＧａＡｓ層（厚さ５０ｎｍ）３３、ア
ンドープのＧａＡｓ層（厚さ５０ｎｍ）３４、及びＳｉ
が５×１０16／ｃｍ3ドープされたｎ型ＧａＡｓ層（厚
さ５０ｎｍ）３５を順に堆積することによって形成され
る。このｎｉｐｉ超格子層３６が２周期分形成された
後、最後にアンドープのＧａＡｓ層（厚さ５０ｎｍ）３
７を堆積する。
【００２３】次に、フォトレジストをアンドープのＧａ
Ａｓ層３７上に塗布した後、アンドープのＧａＡｓ層３
７の表面のうち光スイッチとなる部分にのみフォトレジ
ストが残るようにパターニングする。ＲＩＥ法を用いて
アンドープのＧａＡｓ層３７表面が露出している部分を
ＧａＡｓ基板３１に達するまで表面からエッチングす
る。ＲＩＥ法でエッチングすることによって、ＧａＡｓ
基板３１表面に垂直な断面をもった光学スイッチを形成
することができる。
Ａｓ層３７上に塗布した後、アンドープのＧａＡｓ層３
７の表面のうち光スイッチとなる部分にのみフォトレジ
ストが残るようにパターニングする。ＲＩＥ法を用いて
アンドープのＧａＡｓ層３７表面が露出している部分を
ＧａＡｓ基板３１に達するまで表面からエッチングす
る。ＲＩＥ法でエッチングすることによって、ＧａＡｓ
基板３１表面に垂直な断面をもった光学スイッチを形成
することができる。
【００２４】続いて、ＧａＡｓ基板３１の光スイッチが
形成された面に厚さ４５０ｎｍの金からなる導電膜を蒸
着する。その後、ＧａＡｓ基板３１上にフォトレジスト
を塗布し、フォトレジストをパターニングする。パター
ニングされたフォトレジストをマスクとして金からなる
導電膜をイオンミリング法でエッチングする。エッチン
グによって、金からなる導電膜のうちフォトレジストで
覆われていない部分が除去され、伝送路及び迂回路（図
１及び図２参照）が形成される。また光学スイッチに外
部から光が照射できるように光学スイッチ上の金からな
る導電膜も除去される。
形成された面に厚さ４５０ｎｍの金からなる導電膜を蒸
着する。その後、ＧａＡｓ基板３１上にフォトレジスト
を塗布し、フォトレジストをパターニングする。パター
ニングされたフォトレジストをマスクとして金からなる
導電膜をイオンミリング法でエッチングする。エッチン
グによって、金からなる導電膜のうちフォトレジストで
覆われていない部分が除去され、伝送路及び迂回路（図
１及び図２参照）が形成される。また光学スイッチに外
部から光が照射できるように光学スイッチ上の金からな
る導電膜も除去される。
【００２５】図４は、本発明のマイクロ波位相シフタを
用いたフェーズドアレイアンテナの平面図を示してい
る。マイクロ波が伝播するマイクロストリップ４０は、
樹状に枝別れを繰り返し、複数のパッチアンテナ４２に
接続されている。フェーズドアレイアンテナの入力端部
４３から各パッチアンテナ４２までのマイクロストリッ
プ４０の長さはいずれも等しい。またマイクロストリッ
プ４０は、入力端部４３とパッチアンテナ４２との間に
パッチアンテナ４２の数と同数のマイクロ波位相シフタ
４１を有している。
用いたフェーズドアレイアンテナの平面図を示してい
る。マイクロ波が伝播するマイクロストリップ４０は、
樹状に枝別れを繰り返し、複数のパッチアンテナ４２に
接続されている。フェーズドアレイアンテナの入力端部
４３から各パッチアンテナ４２までのマイクロストリッ
プ４０の長さはいずれも等しい。またマイクロストリッ
プ４０は、入力端部４３とパッチアンテナ４２との間に
パッチアンテナ４２の数と同数のマイクロ波位相シフタ
４１を有している。
【００２６】入力端部４３から入射されたマイクロ波信
号は、マイクロストリップ４０を伝播し、マイクロ波位
相シフタ４１を通過してパッチアンテナ４２から放出さ
れる。各マイクロ波位相シフタ４１は、上述した方法に
よって、伝播するマイクロ波信号の位相をずらすことが
出来るので、各パッチアンテナ４２ごとに放出されるマ
イクロ波信号の位相を制御できる。
号は、マイクロストリップ４０を伝播し、マイクロ波位
相シフタ４１を通過してパッチアンテナ４２から放出さ
れる。各マイクロ波位相シフタ４１は、上述した方法に
よって、伝播するマイクロ波信号の位相をずらすことが
出来るので、各パッチアンテナ４２ごとに放出されるマ
イクロ波信号の位相を制御できる。
【００２７】なお、本発明のマイクロ波位相シフタに用
いる光スイッチは、「オン」となる応答速度と「オフ」
となる応答速度とは異なる。ｎｉｐｉ超格子層に照射さ
れた光を遮断することによって「オフ」となる応答速度
は光を照射することによって「オン」となる応答速度よ
りも遅い。これは、照射された光によってｎ型ＧａＡｓ
層に生成した電子とｐ型ＧａＡｓ層に生成した正孔と
が、長い再結合寿命を有しているためである。図５に示
される他の実施例によれば、この問題は解決される。図
５に示される光スイッチはｎｉｐｉ超格子層のｎ型半導
体層とｐ型半導体層との間にバイアス電圧を印加し、電
子と正孔とを速やかに再結合させる手段を有している。
ＧａＡｓ基板５６上にアンドープＧａＡｓ層５５、ｐ型
ＧａＡｓ層５４及びｎ型ＧａＡｓ層５５が繰り返し堆積
されｎｉｐｉ超格子層が形成されている。バイアス電圧
を印加するための電極５２及び５３は、それぞれｎｉｐ
ｉ超格子層の２つの側面に形成される。２つの側面のそ
れぞれではｐ型ＧａＡｓ層５４とｎ型ＧａＡｓ層５５と
が同時には露出しない構造になっている。ｐ型ＧａＡｓ
層５４は電極５２と接続され、ｎ型ＧａＡｓ層５５は電
極５３と接続されている。２つの電極５２と５３との間
にバイアス電圧を印加するための電源５１が印加され
る。
いる光スイッチは、「オン」となる応答速度と「オフ」
となる応答速度とは異なる。ｎｉｐｉ超格子層に照射さ
れた光を遮断することによって「オフ」となる応答速度
は光を照射することによって「オン」となる応答速度よ
りも遅い。これは、照射された光によってｎ型ＧａＡｓ
層に生成した電子とｐ型ＧａＡｓ層に生成した正孔と
が、長い再結合寿命を有しているためである。図５に示
される他の実施例によれば、この問題は解決される。図
５に示される光スイッチはｎｉｐｉ超格子層のｎ型半導
体層とｐ型半導体層との間にバイアス電圧を印加し、電
子と正孔とを速やかに再結合させる手段を有している。
ＧａＡｓ基板５６上にアンドープＧａＡｓ層５５、ｐ型
ＧａＡｓ層５４及びｎ型ＧａＡｓ層５５が繰り返し堆積
されｎｉｐｉ超格子層が形成されている。バイアス電圧
を印加するための電極５２及び５３は、それぞれｎｉｐ
ｉ超格子層の２つの側面に形成される。２つの側面のそ
れぞれではｐ型ＧａＡｓ層５４とｎ型ＧａＡｓ層５５と
が同時には露出しない構造になっている。ｐ型ＧａＡｓ
層５４は電極５２と接続され、ｎ型ＧａＡｓ層５５は電
極５３と接続されている。２つの電極５２と５３との間
にバイアス電圧を印加するための電源５１が印加され
る。
【００２８】本発明のマイクロ波位相シフタは、ｎｉｐ
ｉ超格子層を有する光学スイッチ及びマイクロ波信号が
伝播する複数の長さの異なる経路を備えている。マイク
ロ波信号が伝播する経路は、フェイズドアレイアンテナ
に用いられるマイクロストリップと同様の構造でマイク
ロストリップ中に形成することができる。また、光学ス
イッチはマイクロストリップ中に組み込むことができる
程度の大きさであるため、従来のフェリ磁性位相シフタ
に較べ軽量で装置容積の小さいマイクロ波位相シフタが
得られる。
ｉ超格子層を有する光学スイッチ及びマイクロ波信号が
伝播する複数の長さの異なる経路を備えている。マイク
ロ波信号が伝播する経路は、フェイズドアレイアンテナ
に用いられるマイクロストリップと同様の構造でマイク
ロストリップ中に形成することができる。また、光学ス
イッチはマイクロストリップ中に組み込むことができる
程度の大きさであるため、従来のフェリ磁性位相シフタ
に較べ軽量で装置容積の小さいマイクロ波位相シフタが
得られる。
【００２９】更に、本発明のマイクロ波位相シフタに用
いる光スイッチは、ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層と
の間にバイアス電圧を印加する手段を備えることによっ
て、スイッチが「オフ」となる応答速度を速めることが
できる。
いる光スイッチは、ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層と
の間にバイアス電圧を印加する手段を備えることによっ
て、スイッチが「オフ」となる応答速度を速めることが
できる。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、軽量で装置容積の小さ
いマイクロ波位相シフタが得られる。フェーズドアレイ
アンテナに本発明のマイクロ波位相シフタを組み込むこ
とによって、アンテナのサイズ及び重さを大きく低減す
ることが可能となる。
いマイクロ波位相シフタが得られる。フェーズドアレイ
アンテナに本発明のマイクロ波位相シフタを組み込むこ
とによって、アンテナのサイズ及び重さを大きく低減す
ることが可能となる。
【００３１】また本発明のマイクロ波位相シフタに用い
る光スイッチは、ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層との
間にバイアス電圧を印加する手段を備えることによっ
て、応答速度を速めることができる。
る光スイッチは、ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層との
間にバイアス電圧を印加する手段を備えることによっ
て、応答速度を速めることができる。
【図１】（ａ）は、本発明の一実施例を示すものであっ
て、伝送路中に光学スイッチが形成されたマイクロ波位
相シフタの平面模式図であり、（ｂ）は（ａ）で示され
るマイクロ波位相シフタの断面模式図である。
て、伝送路中に光学スイッチが形成されたマイクロ波位
相シフタの平面模式図であり、（ｂ）は（ａ）で示され
るマイクロ波位相シフタの断面模式図である。
【図２】（ａ）は、図１に示されるマイクロ波位相シフ
タの光学スイッチに光を照射する方法を示す図であり、
（ｂ）は（ａ）で示される光源を配した基板に設けられ
た光源の配置を示す図である。
タの光学スイッチに光を照射する方法を示す図であり、
（ｂ）は（ａ）で示される光源を配した基板に設けられ
た光源の配置を示す図である。
【図３】本発明の光学スイッチに用いられるｎｉｐｉ超
格子層を説明する図である。
格子層を説明する図である。
【図４】本発明のマイクロ波位相シフタが組み込まれた
フェイズドアレイアンテナの平面模式図である。
フェイズドアレイアンテナの平面模式図である。
【図５】ｎｉｐｉ超格子層にバイアスをかけ、光学スイ
ッチの応答速度を速める方法を示す図である。
ッチの応答速度を速める方法を示す図である。
２〜５ 伝送路 ８〜１９ 光学スイッチ ２１ マイクロ波位相シフタが形成された基板 ２２ 光源を有する基板 ２３ 光源 ３１ ＧａＡｓ基板 ３８ ｎｉｐｉ超格子層 ４０ マイクロスリップ ４１ マイクロ波位相シフタ ４２ パッチアンテナ ５１ 電源 ５２ 電極 ５３ 電極 ５４ ｐ型ＧａＡｓ層 ５５ ｎ型ＧａＡｓ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−235606（ＪＰ，Ａ) 特表 平１−501829（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/10 H01P 1/10 - 1/195 H01L 5/04
Claims (2)
- 【請求項１】 マイクロ波を伝送するための伝送路であ
って、入力端部及び出力端部と該入力端部及び該出力端
部の間に設けられた複数の分岐点とを有する伝送路と、 該複数の分岐点のひとつと該複数の分岐点の他のひとつ
とを接続する迂回路と、 該複数の分岐点のそれぞれに設けられた光学スイッチ
と、 該光学スイッチのそれぞれに独立して光を照射すること
ができる複数の光源とを備え、 該光学スイッチは、 ｎ型半導体層とｐ型半導体層とが真性半導体層を挟んで
形成された１周期分ｎｉｐｉ超格子層を繰り返し複数層
積層されたｎｉｐｉ超格子層を有し、 該光源からの光が該光学スイッチに照射される場合には
該光学スイッチはオンとなり、該光源からの光が遮断さ
れる場合には該光学スイッチはオフになり、 該光源からの光を該光学スイッチに照射することによっ
て該ｎｉｐｉ超格子層の実効バンドギャップを変化させ
ることを特徴とする、 マイクロ波位相シフタ。 - 【請求項２】 前記ｎｉｐｉ超格子層の前記ｎ型半導体
層と前記ｐ型半導体層との間にバイアス電圧を印加する
手段を更に備えた請求項１に記載のマイクロ波位相シフ
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5021531A JP3062367B2 (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | マイクロ波位相シフタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5021531A JP3062367B2 (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | マイクロ波位相シフタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06237102A JPH06237102A (ja) | 1994-08-23 |
| JP3062367B2 true JP3062367B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=12057544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5021531A Expired - Fee Related JP3062367B2 (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | マイクロ波位相シフタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3062367B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11837779B2 (en) | 2018-10-26 | 2023-12-05 | Samsung Electronics Co., Ltd | Electronic device having photo conductive device comprising photo conductive member capable of electrically connecting plurality of conductive elements |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101720434B1 (ko) * | 2015-11-10 | 2017-03-28 | 한국과학기술원 | 광 위상배열 안테나 |
| IL282989B2 (en) * | 2019-01-17 | 2024-02-01 | Avx Antenna Inc D/B/A Ethertronics Inc | A phase-shifting millimeter radio frequency wave |
-
1993
- 1993-02-09 JP JP5021531A patent/JP3062367B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11837779B2 (en) | 2018-10-26 | 2023-12-05 | Samsung Electronics Co., Ltd | Electronic device having photo conductive device comprising photo conductive member capable of electrically connecting plurality of conductive elements |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06237102A (ja) | 1994-08-23 |
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