[发明专利]激光二极管激励的光控半导体异质结微波开关

说明书

本发明专利公开了激光二极管激励的光控半导体异质结微波开关，包括介质基底(1)、介质基底(1)上印刷设有缝隙的金属条带(2)，缝隙用于加载半导体异质结(3)，半导体异质结(3)使用激光二极管(4)激励。本发明使用光控技术实现微波开关的有源控制功能，摒除了电控微波开关受PIN管、变容二极管等有源集总器件的限制，创立新型的电子信号导通开关模式和操控电磁波的传输功能。该开关可在取代电控微波开关，并在用于电磁屏蔽和通信系统中的多功能设备等方面都有重要的应用前景。

技术领域

本发明涉及微波开关，特别涉及激光二极管激励的光控半导体异质结微波开关。

背景技术

频率选择表面(Frequency Selective Surface，FSS)是一种人工电磁材料，由按一定规律周期排布的金属贴片或缝隙组成，具有空间滤波性。其可以对特定频段的电磁波进行选择性传输或屏蔽，主要分为无源和有源两种类型。

传统的无源FSS属于被动器件，制作完成后电磁调控功能就固定不变，工作特性单一，无法主动地改变自身频响特性以适应外部电磁环境的变化，具有很大的局限性。因此，有源频率选择表面(AFSS)就应运而出，常见的AFSS主要为电可调型，其通过加载有源器件(如PIN管、变容二极管等)来实现电磁功能的可重构，极大的拓展了FSS的发展空间。AFSS的功能实现取决于有源器件，而有源器件是由额外的金属馈线进行电馈。金属馈线增加了设计难度，并且由于和金属贴片等产生一定的电磁耦合效应，影响原先的电磁功能，而直接光控FSS技术则可以有效地解决这个问题。高性能的直接光控微波开关是实现直接光控可重构FSS的关键器件。

发明内容

发明目的：本发明提供一种激光二极管激励的光控半导体异质结微波开关。

技术方案：所述激光二极管激励的光控半导体异质结微波开关，包括介质基底、介质基底上印刷设有缝隙的金属条带，缝隙用于加载半导体异质结，半导体异质结使用激光二极管激励。

进一步地，所述半导体异质结是由有机半导体与无机半导体构成的两层或多层结构。进一步地，无机半导体的材料选自厚度为100um-500um，电阻率范围在1000Ω·cm-20000Ω·cm的材料硅。

进一步地，有机半导体材料选择敏感波长接近于选用的无机半导体的敏感波长850nm的材料。

进一步地，所述的激光二极管工作波长是半导体异质结的最佳激发波长850nm。

进一步地，激光二极管的光斑为长条形状，在使用红外激光二极管激励光控微波开关时，激光二极管距离半导体异质结长度1至2cm，将长条光斑沿开关导通方向放置。

进一步地，所述缝隙长度与半导体异质结长度相同或一致，使用导电银浆进行连接。

所述金属条带的缝隙长度与半导体异质结长度相同或基本一致，使用导电银浆进行连接。金属条带的宽度与长度涉及到微带线的特征阻抗，没有明确要求，根据可根据微波开关应用场景自行设计。

所述介质基底的电导率和介电常数涉及到微带线的特征阻抗，没有明确要求，根据可根据微波开关应用场景自行选择合适的电导率和介电常数。

本发明使用光控半导体异质结器件替代集总元件与电控元件，无需设计电控馈电线路减少了器件本身所带金属与其它材料对微波开关及加载此光控微波开关器件因电磁耦合所带来的电磁性能的影响。本发明使用光控技术实现微波开关的有源控制功能，摒除了电控微波开关受PIN管、变容二极管等有源集总器件的限制，创立新型的电子信号导通开关模式和操控电磁波的传输功能。该开关可在取代电控微波开关，并在用于电磁屏蔽和通信系统中的多功能设备等方面都有重要的应用前景。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下优势：

1、首次实现光控微波开关在X波段10dB开关比。