光电子器件微波封装和测试PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1.1 器件封装设计的重要性 1

1.2 器件测试分析的意义 2

1.3 本书主要涉及的器件类型 2

1.4 本书的特点 3

第二章 高速半导体激光器的微波封装设计 6

2.1 激光器封装类型 6

2.1.1 TO封装激光器 6

2.1.2 蝶型封装激光器 8

2.1.3 气密小室封装和子载体封装激光器 10

2.2 微波设计和封装方法 11

2.2.1 载体设计 11

2.2.2 金丝设计 12

2.2.3 传输线过渡结构设计 12

2.2.4 匹配电路设计 13

2.2.5 偏置电路设计 13

2.2.6 综合设计考虑 13

2.2.7 焊接和耦合封装 14

2.3 激光器等效电路模型 15

2.3.1 等效电路模型发展历程 15

2.3.2 边发射激光器小信号等效电路模型 17

2.3.3 面发射激光器小信号等效电路模型 21

2.3.4 激光器大信号模型 28

2.4 集总参数和分布式模型 34

2.5 “黑盒子”式等效电路模型 36

2.6 封装技术潜在带宽估计 37

2.6.1 封装技术潜在带宽估计的意义 37

2.6.2 激光器芯片和模块的测试 38

2.6.3 直接扣除法 40

2.6.4 等效电路法 42

2.7 激光器封装的优化设计 44

2.7.1 寄生参数对高频特性的影响 44

2.7.2 载体上激光器等效电路 44

2.7.3 TO封装激光器模块等效电路 45

2.7.4 封装寄生参数的影响 47

2.8 补偿技术 49

思考题 51

参考文献 51

第三章 高速光调制器的微波封装设计 56

3.1 铌酸锂光波导调制器 56

3.1.1 光波导制备与模场分布 56

3.1.2 光波导调制器的结构和工作原理 57

3.1.3 实现宽带调制的条件 58

3.1.4 电极特性参数的计算 60

3.1.5 光波导传输特性的计算 60

3.1.6 电极结构优化设计 61

3.1.7 管壳设计及终端阻抗匹配 63

3.2 电吸收光调制器 64

3.2.1 封装类型 64

3.2.2 微波设计和封装方法 68

3.3 电吸收光调制器的等效电路模型 69

3.4 EML三端口等效电路模型的建立与分析 70

3.4.1 影响EML高频特性的因素 70

3.4.2 电光耦合效应 71

3.4.3 三端口模型分析 72

3.4.4 三端口等效电路模型 74

3.4.5 电光耦合效应对器件高频特性的影响 78

3.5 封装的优化设计 81

思考题 84

参考文献 85

第四章 高速半导体光探测器的封装设计 90

4.1 封装类型 90

4.2 微波设计和封装方法 91

4.3 光探测器的等效电路模型 93

4.3.1 速率方程等效电路建模 93

4.3.2 微波端口特性等效电路建模 97

4.4 封装潜在带宽研究 98

4.4.1 散射参数测量 98

4.4.2 潜在带宽估计 101

4.5 封装的优化设计 102

4.5.1 元部件共同作用 102

4.5.2 补偿技术 103

思考题 105

参考文献 105

第五章 小信号频率响应特性 108

5.1 小信号与大信号频率响应 108

5.2 常用的网络参数 111

5.3 散射参数 113

5.4 双端口级联网络的参数 114

5.5 光电子器件S参数 116

5.6 主要性能指标定义 117

5.7 动态特性曲线 119

5.7.1 激光器动态P-I特性曲线 119

5.7.2 调制器动态P-V特性曲线 120

5.7.3 激光光源大信号啁啾特性估计 121

思考题 123

参考文献 124

第六章 网络分析仪扫频测试方法 125

6.1 测试方法优点与局限性 125

6.2 校准的概念和测试夹具的设计 127

6.3 校准过程中出现的问题 128

6.3.1 相位不确定性 128

6.3.2 频率限制问题 130

6.3.3 不同测试端口夹具的校准 133

6.4 校准标准的选取 136

6.4.1 校准方法的选取 136

6.4.2 校准标准的比较 137

6.5 运算方法的选择 137

6.5.1 校准方程的选取 137

6.5.2 运算方法的改进 138

6.6 芯片测试方法 139

6.7 时域特性分析和相频特性测试 145

6.8 未解决的疑难问题 147

6.8.1 如何获得第一个电-光或光-电器件传输标准 147

6.8.2 两个正确的公式给出不同的结果 147

6.8.3 TSM方法中不同标准方程组合给出不同的结果 149

参考文献 149

第七章 调制器频率响应的小信号功率测试法 152

7.1 铌酸锂调制器小信号功率测试法 152

7.1.1 测试原理和测量系统 153

7.1.2 影响测试精度的因素 155

7.1.3 微波检波器及其他元件的校准 157

7.1.4 利用微波网络分析仪的扫频测试 161

7.2 电吸收调制器小信号功率测试法 163

7.2.1 EAM频率响应理论分析 163

7.2.2 EAM小信号功率测试原理 165

7.2.3 测试系统与实例 166

思考题 167

参考文献 167

第八章 光外差技术及其应用 169

8.1 光外差原理及测试系统 169

8.2 激光器波长调谐方式 170

8.3 双激光器拍频法测量高速探测器的频率响应 172

8.4 采用单个DBR可调谐激光器的光外差法 176

8.4.1 可调谐激光器的调谐特性 176

8.4.2 测试原理和校准方法 179

8.5 高速光调制器的频率响应测量 182

8.5.1 光强度调制器的频率响应测量 183

8.5.2 光相位调制器的频率响应测量 184

8.6 自发辐射谱拍频法测量高速探测器的频率响应 184

8.6.1 自发辐射谱拍频法的测试原理 185

8.6.2 自发辐射谱拍频法的测试系统 186

8.7 光外差光谱分析技术以及激光器的线宽测量 189

思考题 189

参考文献 190

第九章 大信号响应特性测试方法 192

9.1 数字通信用器件的大信号测量 192

9.1.1 大信号特性测试系统 192

9.1.2 眼图的形成 193

9.1.3 眼图的测试分析 195

9.1.4 归零码眼图简介 200

9.1.5 误码率的测试分析 201

9.1.6 低误码率的测算 202

9.2 大信号测试系统校准方法初探 203

9.2.1 “面对面”方法 204

9.2.2 借助于小信号散射参数测量的校准方法 205

9.3 模拟通信用器件的大信号测量 206

9.3.1 模拟激光器的特点 206

9.3.2 光发射器件的调制原理 208

9.3.3 模拟通信用器件的参数及测试方法 209

9.4 大信号特性与小信号相频特性 212

9.5 大信号响应测试的发展趋势 217

思考题 217

参考文献 218

第十章 光电子器件本征特性分析及其应用 220

10.1 本征响应特性分析的意义 220

10.2 激光器本征特性分析 222

10.2.1 光调制法 222

10.2.2 等效电路法 224

10.2.3 扣除法 228

10.2.4 三种方法的比较 231

10.2.5 不同温度下本征响应特性 232

10.3 光探测器本征特性分析 234

10.3.1 光探测器扣除法的原理 234

10.3.2 实验结果及分析 237

10.4 光调制器本征特性分析 238

10.4.1 扣除法获得电吸收调制器本征响应的原理 239

10.4.2 实验结果及分析 241

10.5 本征响应特性分析的应用 242

思考题 242

参考文献 243

第十一章 光谱与频谱分析技术 245

11.1 光谱与频谱特性分析的意义 245

11.2 借助电域测量获得光电子器件的特性 246

11.2.1 光外差技术的发展历程 246

11.2.2 光外差技术的应用 248

11.2.3 可调谐激光器调谐特性测量 252

11.2.4 瞬态光谱测量 253

11.2.5 啁啾系数和光纤色散的测量 254

11.3 借助光域测量获得光电子器件的特性 256

11.3.1 宽带光调制器频率响应的测量 256

11.3.2 高速激光器频率响应和啁啾系数的测量 257

11.3.3 激光器结温的测量 264

11.4 光注入对光电子器件响应特性的改善 270

11.4.1 光注入锁定技术发展历程 270

11.4.2 单纵模激光注入对DFB激光器频率响应的改善 273

11.4.3 光自注入对DFB激光器频率响应的改善 276

11.4.4 FP激光器光注入对FP激光器频率响应的改善 278

11.5 光谱与频谱分析技术的发展趋势 281

11.6 “鸡和蛋”问题的总结 281

思考题 283

参考文献 284

索引 288