半導(dǎo)體所在集成化耦合式光電振蕩器研究方面取得新進(jìn)展

2025-10-08 08:13:57中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所閱讀量：15675      我要評(píng)論

　　低噪聲小型化微波信號(hào)源在雷達(dá)、通信等現(xiàn)代電子信息系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，基于微波光子學(xué)的光電振蕩器(OEO)能夠產(chǎn)生高帶寬、低相位噪聲的微波信號(hào)，目前已被廣泛研究，但當(dāng)前的OEO系統(tǒng)體積普遍較大、成本功耗較高。雖然國(guó)內(nèi)外也報(bào)道了一些集成化OEO的方案，但其相噪較差或仍需很長(zhǎng)的光纖才能實(shí)現(xiàn)低相噪，限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。

　　近期，中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所李明研究員團(tuán)隊(duì)提出了一種集成化耦合式OEO，可在保證較高集成度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)短腔低相噪。所提出的集成化耦合式OEO將傳統(tǒng)單環(huán)OEO的正弦振蕩轉(zhuǎn)換為脈沖型振蕩，在同樣腔長(zhǎng)的條件下，有效抑制了時(shí)間抖動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)短腔低相噪。所提出的方案將耦合式OEO核心的電光調(diào)制器、光電探測(cè)器和光學(xué)濾波器等關(guān)鍵元器件集成到了硅光芯片上，可支持2-30GHz寬帶頻率可調(diào)諧，信號(hào)的相位噪聲低至-132dBc@10kHz，為面向雷達(dá)探測(cè)等應(yīng)用的高性能集成微波信號(hào)源的實(shí)現(xiàn)提供了新途徑。

　　相關(guān)成果以“Integrated coupled optoelectronic oscillator for low-noise microwave generation”為題發(fā)表于《光子學(xué)研究》(Photonics Research)。半導(dǎo)體所李明研究員、郝騰飛副研究員為共同通訊作者，博士生李明健為第一作者。

　　該工作得到了北京市自然科學(xué)基金、國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)科協(xié)青年人才托舉工程的資助。

　　圖1 (a)傳統(tǒng)單環(huán)OEO與耦合式OEO產(chǎn)生微波信號(hào)的時(shí)間抖動(dòng)；(b)傳統(tǒng)單環(huán)OEO原理圖；(c)耦合式OEO原理圖

　　圖2(a)集成化耦合式OEO的可調(diào)諧輸出頻譜，(b)不同中心頻率處的相位噪聲特性

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