[发明专利]一种用于产生毫米波的集成芯片

说明书

技术领域

本发明涉及半导体芯片技术领域，尤其涉及一种用于产生毫米波的集成芯片。

背景技术

微波、毫米波、亚毫米波处于电磁波频谱中30-3000GHz频段内，它们在通信、雷达、制导、导航、电子对抗、射电天文，遥测/遥感，受控核聚变，医疗、定向能武器等领域有及其广泛的用途。

由于毫米波具有提供无缆和移动连接的特点，可以作为用户宽带接入中除光纤和铜线为信号载体外的补充手段。毫米波信号适合于短距离、低功率的信息传输。随着光纤通信技术的发展和成熟，光纤中传输无线信号(Radio over/on fiber)技术越来越引起科研人员的重视，毫米波信号可以调制到光载波上通过光传输介质传输到达毫米波天线位置，

在微波、毫米波、亚毫米波系统中，波源(信号发生器)是至关重要的核心部件。通常的微波、毫米波、亚毫米波源是采用微波双极晶体管、微波场效应晶体管、雪崩二极管、隧道二极管、Gunn二极管构成的振荡器，目前最高工作频率已经进入亚毫米波段。

然而，由上述器件构成的振荡器普遍存在体积大、功耗高、频率稳定度差、相位噪声大等缺点。其中频率稳定度和相位噪声问题一直是困扰微波工程技术的难题。造成此问题的根本原因是微波、毫米波、亚毫米波谐振腔的品质因数和尺度稳定性难于提高。

自20世纪80年代以来，科学工作者开始尝试利用激光信号拍频生成频率稳定性高、相位噪声低的微波、毫米波、亚毫米波信号，并取得了一系列技术进展。实现这个技术方案的关键是如何产生两束频率差高度恒定的激光信号，具有代表性的技术方案包括：(1)两束激光信号相互注入锁定以保持频率差高度恒定；(2)利用光/电锁相环技术使两束激光信号的频率差被锁定；(3)采用低相位噪声的1/N分频的RF信号调制激光器，使其产生频率差高度恒定的时分激光信号。通过多段DFB激光器和相位锁定技术也可以产生毫米波。

但是，利用上述方案产生的两束毫米波之间存在光串扰，电学隔离性差，且不能够产生连续可调的毫米波。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于产生毫米波的集成芯片，以减少产生的两束毫米波之间存在的光串扰，增强电学隔离，产生连续可调的毫米波。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于产生毫米波的集成芯片，该集成芯片包括：

第一分布反馈激光器1、第二分布反馈激光器2和3dB耦合器3，所述第一分布反馈激光器1和第二分布反馈激光器2分别集成在3dB耦合器3相互平行的双臂上，且所述第一分布反馈激光器1、第二分布反馈激光器2和3dB耦合器3集成制作在同一磷化铟InP基片上。

所述第一分布反馈激光器1进一步集成相位调谐区5，所述第二分布反馈激光器2进一步集成相位调谐区6，通过控制相位调谐区5和相位调谐区6的电流，改变第一分布反馈激光器1和第二分布反馈激光器2的相位，改善产生的毫米波的相位噪声；

所述3dB耦合器3的出光端进一步集成一波导型探测器7，用于输出产生的毫米波。

所述第一分布反馈激光器1、第二分布反馈激光器2和波导型探测器7制作在带隙波长为大于或等于1.55μm的半导体材料区域；所述3dB耦合器3、相位调谐区5和相位调谐区6制作在带隙波长为小于或等于1.45μm的半导体材料区域。

所述第一分布反馈激光器1和第二分布反馈激光器2制作在带隙波长为大于或等于1.55μm的半导体材料区域；所述3dB耦合器3制作在带隙波长为小于或等于1.45μm的半导体材料区域。

所述在同一InP基片上集成两种不同带隙波长的半导体材料采用量子阱混杂的方法、捆绑波导的方法或选区外延生长的方法。

所述第一分布反馈激光器1和第二分布反馈激光器2由应变量子阱材料制成。

所述第一分布反馈激光器1和第二分布反馈激光器2具有相同周期的光栅。

所述集成芯片进一步在出光面镀一层增透膜。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的用于产生毫米波的集成芯片，具有结构紧凑，并且通过调谐两个分布反馈(DFB)激光器的驱动电流快速调谐毫米波的频率，通过3dB耦合器把两个DFB激光器分开减少了它们之间的光串扰，增强了电学隔离，从而产生了连续可调的毫米波。

2、本发明提供的用于产生毫米波的集成芯片，具有体积小，重量轻、频率可以快速连续可调等优点。