InP基PIN光探测器+HBT单片集成光接收机前端研究-电磁场与微波技术专业毕业论文.docx

北京邮电大学博士研究生学位论文设备，即可以准确获得光探测器的绝对量子效率。 北京邮电大学博士研究生学位论文 设备，即可以准确获得光探测器的绝对量子效率。 2．提出了利用螺旋电感提升光探测器频率响应的方法，理论和初步 试验的结果表明在不减少光探测器有源区面积的情况下，通过增 加光探测器输出端电感可以降低由光探测器结电容带来的频率响 应限制，从而提升光探测器的频率响应。 3．采用遗传算法完成了分立PIN光探测器小信号等效电路模型的参 数提取，克服了以往单一利用软件提取光探测器模型的限制。提 出了一种囱适应遗传算法，该算法根据个体适应度和种群适应度 均值的相对关系自动调节交叉概率和变异概率，克服了传统遗传 算法容易出现的局部极值的问题，提高了计算效率和准确度。 4．利用本实验室的工艺线，参与完成了分立InP基PIN光探测器的 制备。在台蘧面积为22×229m2的情况下，PIN光探测器3dB带宽 达到15GHz。 二、在HBT分立器件方面 1．提出了一种通过测量HBT芯片PAD处于开路、短路状态下的S 参数来去除PAD寄生效应的方法，该法使建立的模型更接近真实 的器件特性，为后续集成器件的仿真提供了可靠的保障毒 2．采用所提出的自适应遗传算法完成了分立HBT的小信号等效电 路模型的参数提取。所建立模型的高频特性与实际器件的测量值 相吻合，表明所建立的模型与实际器件高频特性相符。 3．利用本实验室的工艺线，参与完成了分立InP基HBT的制备。其 中采用MBE生长的发射极宽度29m的InP基HBT，开启电压为 0．43V，击穿电压大于2V，直流增益达到100倍，截止频率达到 38GHz；采用MOCVD生长的发射极宽度29m的InP基HBT，开 启电压为O．4V，击穿电压大于2V，直流增益为30倍，截止频率 达到40GHz。 三、在集成器件方面 1．设计了多种形式的PIN光探测器+H1玎光接收机前端放大电路， 并对电路进行仿真和优化。研究发现，HBT的基区电阻的热噪声 在光接收机前端放大电路的噪声中起主要作用。 2。探讨了利用电感峰化技术提高光接收桃前端电路频率响应的方 法。研究表明，通过在光探测器和前放电路之间加入适当大小的 电感，不仅可以提升整个光前端的传输系数娶，，而且可以有效降 低HBT基极电阻引起的热噪声，从而使光接收机前端的整体噪声 j匕京邮电大学博士研究生学位论文明显下降，从而可以使输出信号的信噪比得到提升。 j匕京邮电大学博士研究生学位论文 明显下降，从而可以使输出信号的信噪比得到提升。 3．针对基于发射极宽度为2岬、3岫的HBT的单片集成光接收机 前端电路，完成了集成器件版图的设计。成功研制出PIN光探测 器+HBT单片集成光接收机前端电路。光探测器台面面积为 22x229m2，放大电路形式采用跨阻反馈单极共射加输出缓冲电 路。在片测试时，探测器加2．5V反向偏压，电路加2V偏压的条 件下，测得电路的3dB带宽达到3GHz，跨阻放大倍数达到800。 并对RCE光探测器+HBT结构的单片集成光接收机前端进行了初 步的实验尝试，此种集成方式有效地解决了共享外延层设计的折 衷问题。可以在保证HBT高频性能的同时，显著提高探测器的量 子效率。 关键词：PIN光探测器 异质结双极晶体管(HBT) 精确测试 参数提取光电集成电路(OEIC) 集成光接收机前端 V 北京邮电大学博士研究生学位论文INVESTIGATION 北京邮电大学博士研究生学位论文 INVESTIGATION ON MoNOLITHIC InP．BASED PIN．PD+HBT INTEGRATED PHOTORECEIVER FRoNl-END ABSTRACT The research works described in this paper were supported by the grants from many research projects，including Basic Research Program of China(973 Program)“Basic Research on Integrated Optoelectronic Devices and Microstructure Optical Fibers with Structure and Technology Innovations for Future Advanced Optical Communications’’ (2003CB314900)，Doctoral Subjects Research Grants of Ministry of Education‘‘Monolithic OElC photoreceiver modules based on RCE photo