引用本文:

廖翱,唐彬浛,张童童,等. 新型热隔离高频信号传输结构[J]. 光通信技术,2023,47(5):50-52.

新型热隔离高频信号传输结构

廖 翱1,2,唐彬浛1,张童童1,2,吕晓萌1,2,景 飞1,2

(1.中国电子科技集团公司 第二十九研究所,成都610036;2.四川省宽带微波电路高密度集成工程研究中心,成都610036)

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摘要:为了保持直调电/光转换组件激光器恒温区域温度不变,提出了一种新型的热隔离高频信号传输结构。该结构采用低热导率介质的电容来传输高频信号,有效增大了电/光转换组件中射频和激光器芯片之间的传热热阻,降低了从射频到激光器芯片恒温区之间的热传导。仿真结果表明:与传统的电路片搭接结构、金丝级联结构相比,所提传输结构使半导体制冷器的热负载分别降低了20.5%、10%,电流分别降低了100、60 mA;同时,该传输结构在2~18 GHz频段内的回波损耗最大只有-16.7 dB,具备良好的射频传输性能。

关键词:热隔离;电容;低热导率;电/光转换组件;半导体制冷器;回波损耗

中图分类号:TN929.1 文献标志码:文章编号:1002-5561(2023)05-0050-03

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2023.05.010

0 引言

        在微波光子领域,直调电/光转换组件是一种将微波信号加载到激光器芯片上,并对其输出的光信号进行调制的器件。此组件中的激光器芯片是对温度非常敏感的一种芯片[1-9]。当其温度过高或过低时,芯片产生的光波波长会发生偏移[10],导致系统的噪声系数和增益指标恶化,甚至造成信号丢失。因此,通常采用半导体制冷器(TEC)对激光器芯片进行恒温控制[11-12],使其工作在恒温区。然而,然而,在传统的直调电/光转换组件中,为确保激光器芯片处于恒温工作状态,加载微波信号至激光器芯片主要采用金丝级联或电路片搭接的传输结构来实现信号的传输与加载。但这种传输结构在高温环境中,射频链路区域的热量会通过金丝或电路片底层金属传递至恒温区域的激光器芯片上;在低温环境中,激光器芯片恒温区域中的热量会逆向传递至射频链路区域。因此,无论是高温还是低温环境,均会影响激光器芯片工作的恒温区域温度。为了保持激光器芯片恒温区域温度不变,本文提出一种新型的热隔离高频信号传输结构。

3 结束语

        本文提出了一种新型的热隔离高频信号传输结构,该结构采用低热导率介质的电容来传输高频信号,有效提高了射频和激光器芯片之间的热绝缘性能,保证了2~18 GHz频段内的射频传输性能,减少了射频发热区到激光器芯片恒温区之间的热量传递。当直调电/光转换组件的激光器芯片恒温区保持温度不变时,本文所提出的新型热隔离高频信号传输结构中的TEC负载功耗比传统的电路片搭接传输结构、金丝级联传输结构分别降低了20.5%和10%。这为多通道电/光转换组件的降功耗应用具有重大意义。