一种光诱导集成相变射频开关制造技术

本申请属于射频开关技术领域，涉及一种光诱导集成相变射频开关，包括：多个激光器、透镜层以及无源相变射频开关；多个激光器在同一平面间隔分布，以形成激光器阵列；透镜层分别与激光器阵列以及无源相变射频开关间隔设置，以使激光器阵列的出射激光经透镜层后射入无源相变射频开关；透镜层包括：准直透镜和聚焦透镜；准直透镜设在激光器阵列以及聚焦透镜之间，聚焦透镜设在准直透镜以及无源相变射频开关之间；聚焦透镜的出射光的面积等于无源相变射频开关中相变层的面积；准直透镜以及聚焦透镜均为超表面透镜；激光器阵列、准直透镜、聚焦透镜以及无源相变射频开关互相平行。采用本申请能够将激光器与无源相变射频开关集成。请能够将激光器与无源相变射频开关集成。请能够将激光器与无源相变射频开关集成。

【技术实现步骤摘要】
一种光诱导集成相变射频开关


[0001]本申请涉及射频开关
，特别是涉及一种光诱导集成相变射频开关。

技术介绍

[0002]射频开关也叫微波开关，用于实现控制射频信号通道转换的作用。在雷达、通信、电子对抗系统的射频前端中，射频开关是不可缺少的关键部件。随着工作频段越来越高，传统的固态开关(PIN二极管和FET)在高频的性能急剧恶化，成本也成倍增加，使得毫米波甚至太赫兹器件的研究与发展受到了一定的制约和限制，为了解决这个问题，迫切需要新型射频开关技术的出现。
[0003]相变射频开关作为一种新型的射频开关技术有望解决目前射频开关存在的问题。在过去几年中，相变射频开关已经被证明具有优良的特性，比如高隔离度、低插损、低寄生电容、低功耗、超宽频段和易集成等。相变材料作为相变射频开关的核心功能层，通过电激励或者光诱导方式实现高阻相态和低阻相态之间的可逆转换，从而实现射频开关的通断。
[0004]现有技术中，光诱导的激励方式相比于电激励的方式，能够有效降低结构的复杂性和提高切换速度。例如，Aurelian Crunteanu等人公开了一种光控GeTe相变射频开关，该开关能够在0
‑
67GHz范围内实现高隔离度和低插损(Aurelian Crunteanu,Laure Huitema,Jean
‑
Christophe Orlianges,et al.Optical Switching of GeTe Phase Change Materials for High
‑
Frequency Applications[C].IEEE MTT
‑
SInternational Microwave Workshop Series on Advanced Materials and Processes(IMWS
‑
AMP),2017)。
[0005]然而，以上设计虽然实现了良好的高频性能和快速开关切换，但是该设计使用的是独立的紫外激光源，没有将激励源和开关进行集成设计，导致体积庞大、成本高昂，因而其实用性大大降低。

技术实现思路

[0006]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种光诱导集成相变射频开关，解决了光控相变射频开关无法集成设计的问题，能够将激光器与无源相变射频开关集成，减小了体积和成本，大大提高了实用性。
[0007]一种光诱导集成相变射频开关，包括：多个激光器、透镜层以及无源相变射频开关；
[0008]多个激光器在同一平面间隔分布，以形成激光器阵列；
[0009]所述透镜层分别与所述激光器阵列以及所述无源相变射频开关间隔设置，以使所述激光器阵列的出射激光经所述透镜层后射入所述无源相变射频开关。
[0010]在一个实施例中，所述透镜层包括：准直透镜和聚焦透镜；
[0011]所述准直透镜设在所述激光器阵列以及所述聚焦透镜之间，所述聚焦透镜设在所述准直透镜以及所述无源相变射频开关之间。
[0012]在一个实施例中，所述聚焦透镜的出射光的面积等于所述无源相变射频开关中相变层的面积。
[0013]在一个实施例中，所述准直透镜以及所述聚焦透镜均为超表面透镜。
[0014]在一个实施例中，所述激光器阵列、所述准直透镜、所述聚焦透镜以及所述无源相变射频开关互相平行。
[0015]在一个实施例中，所述无源相变射频开关包括依次相叠的：衬底层、散热层、相变层、电极层以及钝化层；
[0016]所述钝化层与所述透镜层间隔相邻。
[0017]在一个实施例中，所述衬底层设在所述散热层的底部，且与所述散热层的大小相同；
[0018]所述相变层设在所述散热层的顶部中央，且面积小于所述散热层；
[0019]所述电极层包括相叠的第一部分以及第二部分；所述第一部分套设在所述相变层的外侧，且外边缘与所述散热层的边缘平行；所述第一部分与所述相变层的厚度相同，以使所述第一部分的顶部以及所述相变层的顶部共面；所述第二部分的外边缘大小与所述散热层相同，且在所述相变层的顶部中央形成开口的容纳腔；
[0020]所述钝化层填充所述容纳腔并覆盖所述电极层的顶部。
[0021]在一个实施例中，所述激光器为底发射垂直腔面发射激光器。
[0022]在一个实施例中，所述激光器包括依次相叠的：N型接触层、增透膜、N型衬底、N型DBR、量子阱有源区、氧化窗口、P型DBR以及P型接触层；
[0023]所述N型接触层以及所述增透膜均与所述透镜层间隔相邻。
[0024]在一个实施例中，所述激光器采用MOCVD生长而成。
[0025]上述光诱导集成相变射频开关，设置了间隔分布的激光器阵列、透镜层以及无源相变射频开关，激光器阵列的出射激光经透镜层后射入无源相变射频开关，相比于现有技术中的电激励相变射频开关，本申请中的光激励相变射频开关切换速度更快，能够达到ns级，并且由于减少了加热器的复杂设计，开关的隔离度将进一步提高；同时，本申请将多个VCSEL激光器排布成二维阵列以提高激光功率，并用准直镜对多光束进行准直，而后用聚焦透镜将准直后的光束汇聚到一个合适大小的光斑上，该光斑能完全覆盖相变层，也就是聚焦透镜的出射光的面积等于无源相变射频开关中相变层的面积，保证激光能量的高效性，为相变层提供足够的相变能量，保证相变开关的正常相变功能；另外，本申请将底发射激光器(即光激励源)、超表面透镜以及无源相变射频开关集成一体化设计，能够满足微米量级的开关需求，且具有结构简单、易集成、体积小、成本低以及实用性高的优势。
附图说明
[0026]图1为一个实施例中一种光诱导集成相变射频开关的示意图；
[0027]图2为一个实施例中激光器的示意图，其中箭头为出光口方向；
[0028]图3为一个实施例中无源相变射频开关的示意图。
[0029]附图标记：
[0030]无源相变射频开关1，聚焦透镜2，准直透镜3，激光器4，激光束路径5；
[0031]N型接触层6，增透膜7，N型衬底8，N型DBR9，量子阱有源区10，氧化窗口11，P型
DBR12，P型接触层13；
[0032]衬底层14，散热层15，相变层16，电极层17，钝化层18。
具体实施方式
[0033]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0034]需要说明，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0035本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光诱导集成相变射频开关，其特征在于，包括：多个激光器、透镜层以及无源相变射频开关；多个激光器在同一平面间隔分布，以形成激光器阵列；所述透镜层分别与所述激光器阵列以及所述无源相变射频开关间隔设置，以使所述激光器阵列的出射激光经所述透镜层后射入所述无源相变射频开关。2.根据权利要求1所述的光诱导集成相变射频开关，其特征在于，所述透镜层包括：准直透镜和聚焦透镜；所述准直透镜设在所述激光器阵列以及所述聚焦透镜之间，所述聚焦透镜设在所述准直透镜以及所述无源相变射频开关之间。3.根据权利要求2所述的光诱导集成相变射频开关，其特征在于，所述聚焦透镜的出射光的面积等于所述无源相变射频开关中相变层的面积。4.根据权利要求3所述的光诱导集成相变射频开关，其特征在于，所述准直透镜以及所述聚焦透镜均为超表面透镜。5.根据权利要求4所述的光诱导集成相变射频开关，其特征在于，所述激光器阵列、所述准直透镜、所述聚焦透镜以及所述无源相变射频开关互相平行。6.根据权利要求1至5任一项所述的光诱导集成相变射频开关，其特征在于，所述无源相变射频开关包括依次相叠的：衬底层、散热层、相变层、电极层以及钝化层；...

【专利技术属性】
技术研发人员：帅陈杨，郑月军，付云起，陈强，马燕利，马欣瑜，丁亮，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：