微波发射器出处

《电气工程名词》第一版。 2100433B

1998年，经全国科学技术名词审定委员会审定发布。

最适宜制作各种短波长和长波长激光器的GaAs和InP材料,同时又是制作微波晶体管等高速电子线路以及雪崩光电二极管(APD)等高速光电探测器的良好材料。OEIc继承了GaAs和IoP集成电路的高速性和光电器件的功能性,因而具有更强的功能和突出的优越性。由于在Ga人s衬底上已经得到了性能优良的结型探测器、激光器(LD)和场效品体管F(ET),并且制作工艺也较成熟。1978年Ya:vi实验室率先在GaAs衬底上实现了GaAIAs激光器和一个耿氏(Gu,In)器件的集成。此后许多实验室相继做出了各种结构的OEIC,文实现了LD/F（ET）的集成，得到了光电探测器与FET的集成和中继器的单片集成。OEIC具有许多优越性。它不仅由于集成了光电的多功能性，而且降低了寄生电容和寄生电感而极大地提高了速度,降低了噪声。另外,多元件的单片集成减少了系统结构所需要的元件数目,而且有更好的密集性和高度的可靠性,同时也减小了功耗。自1969年Millc:等191提出“集成光学”的概念以来,主要沿着两个方向发展,一个方向是OEIC。另一个方向是集成光路(OIC)它是在一块固体基片上,把光学元、器件集成一体,使之成为具有某种高级功能的光回路。l[前主要是在具有强光电效应的LINbO3(泥酸锉),错体上集成。但期望的是在G。A、和nIP衬底上制做光学元、器件,从而制作具有更强功能的OEIC。

OEIC的发展将使超大容量光通信、超高速信息处理、高精度测距等一系列领域产生质的飞跃。目前,国际上已经设计制作了多种结构的OEIC发射器(包括LD或LED、驱动电路和监控电路)、中继器(包括LD、晶体管放大器、光电探测器)和接收器(包括光电探测器和低噪声前置放大器)。从目前情况来看,GaAs光电子集成发射器最有希望早日达到实用化程度。通过近几年来对OEIC的探索与研究,关于它的可能应用前景已越来越明朗了,所涉及的领域将是非常广泛的,譬如超高速计算机内各芯片及各功能片之间的连接、计算机网、长途高速率光纤通信(对于GaAs系列可以用于光纤通信系统的局部网)、光纤传感和未来的光计算机等等。

由光源（激光器或发光二极管）及其驱动电路（有时也加监控或其它电路）组成的具有光发射功能的混合集成模块或单片集成组件。驱动电路必须提供足够的电流，因此要求搭配大电流的电器件。光发射器制作的关键问题是降低激光器的阈值电流。GaAs系量子阱（QW）激光器阈值电流为毫安量级，GaAs MESFET（金属一肖特基势垒场效应管）可提供符合要求的驱动电流，已有GaAs系光发射器集成。但适合1.3μm，1.5μm波长光纤通信发送电路用的InP系激光器（不论是异质结构还是量子阱结构），阈值电流还较高，达十几毫安，只制成了混合集成系列光发射器模块。单片集成的电器件很不成熟，工艺难度很大。对MISFET（金属-绝缘体-半导体场效应管）、JFET（结型场效应管）或异质结双极晶体管（HBT）进行了实验。将它们和激光器集成在InP基片上的工艺兼容性还有许多问题尚待解决。

此外，研究最多的是发射波长为1.55μm的带稳频的波长可调谐的分布反馈激光器列阵，它是频分复用及相干光通信系统迫切需要的光发射器集成组件。

微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。例如：对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西，则会反射微波。

从电子学和物理学观点来看，微波这段电磁频谱具有不同于其他波段的如下重要特点：

穿透性

微波比其它用于辐射加热的电磁波，如红外线、远红外线等波长更长，因此具有更好的穿透性。微波透入介质时，由于微波能与介质发生一定的相互作用，以微波频率2450兆赫兹，使介质的分子每秒产生24亿五千万次的振动，介质的分子间互相产生摩擦，引起的介质温度的升高，使介质材料内部、外部几乎同时加热升温，形成体热源状态，大大缩短了常规加热中的热传导时间，且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时，物料内外加热均匀一致。

选择性加热

物质吸收微波的能力，主要由其介质损耗因数来决定。介质损耗因数大的物质对微波的吸收能力就强，相反，介质损耗因数小的物质吸收微波的能力也弱。由于各物质的损耗因数存在差异，微波加热就表现出选择性加热的特点。物质不同，产生的热效果也不同。水分子属极性分子，介电常数较大，其介质损耗因数也很大，对微波具有强吸收能力。而蛋白质、碳水化合物等的介电常数相对较小，其对微波的吸收能力比水小得多。因此，对于食品来说，含水量的多少对微波加热效果影响很大。

热惯性小

微波对介质材料是瞬时加热升温，升温速度快。另一方面，微波的输出功率随时可调，介质温升可无惰性的随之改变，不存在“余热”现象，极有利于自动控制和连续化生产的需要。

似光性

微波波长很短，比地球上的一般物体（如飞机，舰船，汽车建筑物等）尺寸相对要小得多，或在同一量级上。使得微波的特点与几何光学相似，即所谓的似光性。因此使用微波工作，能使电路元件尺寸减小；使系统更加紧凑；可以制成体积小，波束窄方向性很强，增益很高的天线系统，接受来自地面或空间各种物体反射回来的微弱信号，从而确定物体方位和距离，分析目标特征。

由于微波波长与物体（实验室中无线设备）的尺寸有相同的量级，使得微波的特点又与较长的波相似，即所谓的似长波性。例如微波波导类似于无线电中的接收器；喇叭天线和缝隙天线类似于无线电中的发射器；微波谐振腔类似于无线电共振腔。

非电离性

微波的量子能量还不够大，不足与改变物质分子的内部结构或破坏分子之间的键（部分物质除外：如微波可对废弃橡胶进行再生，就是通过微波改变废弃橡胶的分子键）。再有物理学之道，分子原子核在外加电磁场的周期力作用下所呈现的许多共振现象都发生在微波范围，因而微波为探索物质的内部结构和基本特性提供了有效的研究手段。另一方面，利用这一特性，还可以制作许多微波器件。

信息性

由于微波频率很高，所以在不大的相对带宽下，其可用的频带很宽，可达数百甚至上千兆赫兹。这是低频无线电波无法比拟的。这意味着微波的信息容量大，所以现代多路通信系统，包括卫星通信系统，几乎无例外都是工作在微波波段。另外，微波信号还可以提供相位信息，极化信息，多普勒频率信息。这在目标检测，遥感目标特征分析等应用中十分重要。