目錄
第二版前言
第一版序
第一版前言
第1章 緒論 1
1.1 器件封裝設(shè)計(jì)的重要性 1
1.2 器件測試分析的意義 2
1.3 本書主要涉及的器件類型 2
1.4 本書的特點(diǎn) 3
第2章 高速半導(dǎo)體激光器的微波封裝設(shè)計(jì) 6
2.1 激光器封裝類型 6
2.1.1 TO封裝激光器 6
2.1.2 蝶型封裝激光器 8
2.1.3 氣密小室封裝和子載體封裝激光器 10
2.2 微波設(shè)計(jì)和封裝方法 11
2.2.1 載體設(shè)計(jì) 11
2.2.2 金絲設(shè)計(jì) 12
2.2.3 傳輸線過渡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
2.2.4 匹配電路設(shè)計(jì) 12
2.2.5 偏置電路設(shè)計(jì) 13
2.2.6 綜合設(shè)計(jì)考慮 13
2.2.7 焊接和耦合封裝 14
2.3 激光器等效電路模型 15
2.3.1 等效電路模型發(fā)展歷程 15
2.3.2 邊發(fā)射激光器小信號(hào)等效電路模型 17
2.3.3 面發(fā)射激光器小信號(hào)等效電路模型 21
2.3.4 激光器大信號(hào)模型 28
2.3.5 基于速率方程的電路模型 33
2.4 集總參數(shù)和分布式模型 37
2.5 “黑盒子”式等效電路模型 39
2.6 封裝技術(shù)潛在帶寬估計(jì) 40
2.6.1 封裝技術(shù)潛在帶寬估計(jì)的意義 40
2.6.2 激光器芯片和模塊的測試 41
2.6.3 激光器芯片及模塊本征響應(yīng)對熱效應(yīng)的依賴關(guān)系 43
2.6.4 激光模塊寄生參數(shù)的表征 47
2.6.5 直接扣除法 51
2.6.6 等效電路法 53
2.7 激光器封裝的優(yōu)化設(shè)計(jì) 54
2.7.1 寄生參數(shù)對高頻特性的影響 54
2.7.2 載體上激光器等效電路 55
2.7.3 TO封裝激光器模塊等效電路 56
2.7.4 封裝寄生參數(shù)的影響 58
2.8 補(bǔ)償技術(shù) 60
思考題 62
參考文獻(xiàn) 62
第3章 高速光調(diào)制器的微波封裝設(shè)計(jì) 70
3.1 LiNbO3光波導(dǎo)調(diào)制器 70
3.1.1 光波導(dǎo)制備與模場分布 70
3.1.2 光波導(dǎo)調(diào)制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 71
3.1.3 實(shí)現(xiàn)寬帶調(diào)制的條件 72
3.1.4 電極特性參數(shù)的計(jì)算 73
3.1.5 光波導(dǎo)傳輸特性的計(jì)算 74
3.1.6 電極結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 74
3.1.7 管殼設(shè)計(jì)及終端阻抗匹配 77
3.2 電吸收光調(diào)制器 .78
3.2.1 封裝類型 78
3.2.2 微波設(shè)計(jì)和封裝方法 81
3.3 電吸收光調(diào)制器的等效電路模型 81
3.4 EML三端口等效電路模型的建立與分析 83
3.4.1 影響EML高頻特性的因素 83
3.4.2 電光耦合效應(yīng) 84
3.4.3 三端口模型分析 85
3.4.4 三端口等效電路模型 87
3.4.5 電光耦合效應(yīng)對器件高頻特性的影響 91
3.5 封裝的優(yōu)化設(shè)計(jì) 93
思考題 96
參考文獻(xiàn) 97
第4章 高速半導(dǎo)體光探測器的封裝設(shè)計(jì) 104
4.1 封裝類型 104
4.2 微波設(shè)計(jì)和封裝方法 105
4.3 光探測器的等效電路模型 106
4.3.1 速率方程等效電路建模 107
4.3.2 微波端口特性等效電路建模 111
4.4 封裝潛在帶寬研究 112
4.4.1 散射參數(shù)測量 112
4.4.2 潛在帶寬估計(jì) 115
4.5 多種功能微結(jié)構(gòu)光探測器 117
4.5.1 面發(fā)射激光器作探測器 117
4.5.2 電吸收調(diào)制器的多重功能 118
4.5.3 DBR調(diào)諧結(jié)構(gòu)的光探測器 120
4.6 封裝的優(yōu)化設(shè)計(jì) 123
4.6.1 元部件共同作用 123
4.6.2 補(bǔ)償技術(shù) 124
思考題 126
參考文獻(xiàn) 126
第5章 小信號(hào)頻率響應(yīng)特性 130
5.1 小信號(hào)與大信號(hào)頻率響應(yīng) 130
5.2 常用的網(wǎng)絡(luò)參數(shù) 133
5.3 散射參數(shù) 134
5.4 雙端口級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù) 135
5.5 光電子器件S參數(shù) 137
5.6 主要性能指標(biāo)定義 139
5.7 動(dòng)態(tài)特性曲線 140
5.7.1 激光器動(dòng)態(tài)P-I特性曲線 140
5.7.2 調(diào)制器動(dòng)態(tài)P-V特性曲線 142
5.7.3 激光光源大信號(hào)啁啾特性估計(jì) 143
思考題 145
參考文獻(xiàn) 145
第6章 網(wǎng)絡(luò)分析儀掃頻測試方法 147
6.1 測試方法優(yōu)點(diǎn)與局限性 147
6.2 校準(zhǔn)的概念和測試夾具的設(shè)計(jì) 149
6.3 校準(zhǔn)過程中出現(xiàn)的問題 150
6.3.1 相位不確定性 150
6.3.2 頻率限制問題 152
6.3.3 不同測試端口夾具的校準(zhǔn) 155
6.4 校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的選取 158
6.4.1 校準(zhǔn)方法的選取 158
6.4.2 校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的比較 159
6.5 運(yùn)算方法的選擇 160
6.5.1 校準(zhǔn)方程的選取 160
6.5.2 運(yùn)算方法的改進(jìn) 164
6.6 微波電路測試方法 165
6.6.1 16項(xiàng)誤差模型 165
6.6.2 四端口電路誤差模型的建立和校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的選擇 166
6.6.3 最小二乘近似互易在校準(zhǔn)中的應(yīng)用 168
6.7 芯片測試方法 169
6.8 時(shí)域特性分析和相頻特性測試 174
6.9 未解決的疑難問題 176
6.9.1 如何獲得第一個(gè)電光或光電器件傳輸標(biāo)準(zhǔn) 176
6.9.2 兩個(gè)正確的公式給出不同的結(jié)果 176
6.9.3 TSM方法中不同標(biāo)準(zhǔn)方程組合給出不同的結(jié)果 177
6.10 “雞”和“蛋”問題的總結(jié) 179
參考文獻(xiàn) 181
第7章 調(diào)制器頻率響應(yīng)的小信號(hào)功率測試法 187
7.1 LiNbO3調(diào)制器小信號(hào)功率測試法 187
7.1.1 測試原理和測量系統(tǒng) 188
7.1.2 影響測試精度的因素 190
7.1.3 微波檢波器及其他元件的校準(zhǔn) 192
7.1.4 利用微波網(wǎng)絡(luò)分析儀的掃頻測試 196
7.2 電吸收調(diào)制器小信號(hào)功率測試法 198
7.2.1 EAM頻率響應(yīng)理論分析 198
7.2.2 EAM小信號(hào)功率測試原理 200
7.2.3 測試系統(tǒng)與實(shí)例 201
7.3 高速光探測器諧波測試法 202
7.3.1 鈮酸鋰調(diào)制器中諧波的產(chǎn)生 202
7.3.2 諧波測試法及校準(zhǔn) 203
思考題 206
參考文獻(xiàn) 206
第8章 光外差技術(shù)及其應(yīng)用 209
8.1 光外差原理及測試系統(tǒng) 209
8.2 激光器波長調(diào)諧方式 210
8.3 雙激光器拍頻法測量高速探測器的頻率響應(yīng) 212
8.4 采用單個(gè)DBR可調(diào)諧激光器的光外差法 215
8.4.1 可調(diào)諧激光器的調(diào)諧特性 215
8.4.2 測試原理和校準(zhǔn)方法 218
8.5 高速光調(diào)制器的頻率響應(yīng)測量 224
8.5.1 光強(qiáng)度調(diào)制器的頻率響應(yīng)測量 224
8.5.2 光相位調(diào)制器的頻率響應(yīng)測量 225
8.6 自發(fā)輻射譜拍頻法測量高速探測器的頻率響應(yīng) 226
8.6.1 自發(fā)輻射譜拍頻法的測試原理 226
8.6.2 自發(fā)輻射譜拍頻法的測試系統(tǒng) 227
8.7 光外差技術(shù)分析激光器的附加調(diào)制效應(yīng) 230
8.8 波長編碼光時(shí)域反射計(jì) 235
8.8.1 測量光纖斷點(diǎn) 235
8.8.2 測量布里淵分布 238
8.9 光外差法測量DBR激光器的調(diào)諧特性 241
8.9.1 DBR激光器調(diào)諧速度測量 241
8.9.2 DBR激光器的波長漂移 245
8.10 光外差光譜分析技術(shù)及激光器的線寬測量 252
思考題 253
參考文獻(xiàn) 254
第9章 大信號(hào)響應(yīng)特性測試方法 258
9.1 數(shù)字通信用器件的大信號(hào)測量 259
9.1.1 大信號(hào)特性測試系統(tǒng) 259
9.1.2 眼圖的形成 260
9.1.3 眼圖的測試分析 262
9.1.4 歸零碼眼圖簡介 267
9.1.5 誤碼率的測試分析 268
9.1.6 低誤碼率的測算 269
9.2 大信號(hào)測試系統(tǒng)校準(zhǔn)方法初探 271
9.2.1 “面對面”方法2719.2.2借助于小信號(hào)散射參數(shù)測量的校準(zhǔn)方法 272
9.3 模擬通信用器件的大信號(hào)測量 274
9.3.1 模擬激光器的特點(diǎn) 274
9.3.2 光發(fā)射器件的調(diào)制原理 275
9.3.3 模擬通信用器件的參數(shù)及測試方法 276
9.4 大信號(hào)特性與小信號(hào)相頻特性 280
9.5 大信號(hào)傳輸系統(tǒng)壓力測試 284
9.5.1 光功率壓力測試與靈敏度 284
9.5.2 光信噪比壓力測試與誤碼率 285
9.5.3 色散壓力測試 287
9.6 大信號(hào)響應(yīng)測試的發(fā)展趨勢 289
思考題 290
參考文獻(xiàn) 290
第10章 光電子器件本征特性分析及其應(yīng)用 293
10.1 本征響應(yīng)特性分析的意義 293
10.2 激光器本征特性分析 294
10.2.1 光調(diào)制法 294
10.2.2 等效電路法 296
10.2.3 扣除法 300
10.2.4 三種方法的比較 304
10.2.5 不同溫度下本征響應(yīng)特性 305
10.3 光探測器本征特性分析 307
10.3.1 光探測器扣除法的原理 308
10.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 310
10.3.3 偏壓和溫度對本征響應(yīng)的影響 311
10.4 光調(diào)制器本征特性分析 315
10.4.1 扣除法獲得電吸收調(diào)制器本征響應(yīng)的原理 315
10.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 318
10.5 本征響應(yīng)特性分析的應(yīng)用 319
思考題 319
參考文獻(xiàn) 320
第11章 光譜與頻譜分析技術(shù) 323
11.1 光譜與頻譜特性分析的意義 323
11.2 借助電域測量獲得光電子器件的特性 324
11.2.1 光外差技術(shù)的發(fā)展歷程 324
11.2.2 光外差技術(shù)的應(yīng)用 325
11.2.3 可調(diào)諧激光器調(diào)諧特性測量 330
11.2.4 瞬態(tài)光譜測量 331
11.2.5 啁啾系數(shù)和光纖色散的測量 332
11.2.6 激光波長漂移測量 333
11.3 借助光域測量獲得光電子器件的特性 337
11.3.1 寬帶光調(diào)制器頻率響應(yīng)的測量 337
11.3.2 高速激光器頻率響應(yīng)和啁啾系數(shù)的測量 339
11.3.3 激光器結(jié)溫的測量 346
11.4 光譜超精細(xì)結(jié)構(gòu)與頻率相干 352
11.4.1 半導(dǎo)體激光器光譜的超精細(xì)結(jié)構(gòu)模型 352
11.4.2 光束的頻率相干性 360
11.5 光譜與頻譜分析技術(shù)的發(fā)展趨勢 371
思考題 372
參考文獻(xiàn) 373
第12章 光注入技術(shù)及其應(yīng)用 378
12.1 光注入鎖定技術(shù) 378
12.1.1 光注入鎖定技術(shù)發(fā)展歷程 378
12.1.2 光注入鎖定下的光譜特性分析 380
12.2 光注入下的頻率推移效應(yīng) 384
12.2.1 單光束注入下的頻率推移效應(yīng) 384
12.2.2 雙光束注入下的頻率推移效應(yīng) 388
12.3 光注入鎖定改善直調(diào)激光器頻響特性 393
12.4 注入鎖定FP激光器在光纖通信中的應(yīng)用 401
12.4.1 自注入鎖定FP激光器的單模工作特性 402
12.4.2 外注入鎖定FP激光器的單模工作特性 404
12.4.3 WDM-PON的波長備份 408
12.5 光注入在光生微波技術(shù)中的應(yīng)用 412
12.5.1 DBR激光器自注入產(chǎn)生微波信號(hào) 413
12.5.2 EML集成器件產(chǎn)生微波信號(hào) 416
參考文獻(xiàn) 422
索引 428