研究目的
研究基于磷化铟的高电子迁移率晶体管(InP-HEMTs)和石墨烯沟道场效应晶体管(G-FETs)作为未来宽带光无线通信系统光子频率转换器的可行性。
研究成果
研究了InP-HEMT和G-FET作为未来宽带光无线通信系统光子频率双混频转换器件的可行性。实验发现G-FET具有优异的本征射频性能,但其外在射频性能仍有待提升。
研究不足
与最先进的毫米波光电混频器和/或光电二极管相比,InP-HEMT和G-FET的实测响应度都非常低,相差两到三个数量级。引入光吸收层是可行的,但不在本研究范围内。
1:实验设计与方法选择:
本研究利用InP高电子迁移率晶体管(HEMT)和石墨烯场效应晶体管(G-FET)的光电特性及三端功能,在120 GHz无线通信频段实现单芯片光子双混频操作。
2:样本选择与数据来源:
G-FET采用在C面半绝缘4H-SiC(000-1)衬底上热生长的优质双层外延石墨烯制备,InP基HEMT则采用InAlAs/InGaAs/InP材料体系制造。
3:实验设备与材料清单:
包括光学频率梳发生器、UTC-PD光混频???、F波段波导型探针头、射频谱分析仪及用于光注入的聚焦透镜。
4:实验流程与操作步骤:
通过将112.5 GHz载波上的10 Gbit/s级数据信号与87.5 GHz本振信号(由光注入光混频拍频自生成)进行混频,实现光子双混频转换。
5:5 GHz载波上的10 Gbit/s级数据信号与5 GHz本振信号(由光注入光混频拍频自生成)进行混频,实现光子双混频转换。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:从损耗因子及其与晶体管性能的关联性角度,分析转换增益和光电响应度。
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InP-HEMT
Photonic frequency converter
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G-FET
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UTC-PD
Photomixer module
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RF spectrum analyzer
Analyzing RF signals
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optical frequency comb generator
Generating optical frequency comb
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