集成微波光子技术的现状及其宇航应用浅析

发布时间：2021-08-04 10:24

　　集成微波光子技术具有小尺寸、大宽带、可调谐和低功耗等优势,在未来高通量卫星载荷技术中极具应用前景。本文围绕集成微波光子技术宇航应用的两个关键技术--集成光子技术和集成封装技术,通过分析近几年国内外的发展状况,对目前我国集成微波光子宇航应用所面临的几项挑战进行了总结与分析。 

【文章来源】：空间电子技术. 2020,17(04)

【文章页数】：9 页

【图文】：

石墨烯-Si高速光电探测器

PICs系统封装是集成封装技术发展的最终目标,因难度大和成本高而更具挑战性[48-50],需要同时具备微纳级光路对准、高精度实时温控、亚微米级垂直或水平电气互连等非常苛刻的工艺能力。目前为止,复杂PICs系统已在数字通信、生物医学、自主导航等领域获得了一定的应用效果,减小了尺寸、重量、功率和成本限制,具有一定的空间应用潜力。然而,如图3所示[50],较为流行的无外壳的系统封装因可靠性、抗辐照等一系列问题暂未解决,无法实现宇航应用。与ICs封装一样,具有高可靠性的多芯片组件技术(MCM:Multichip Module)[51]是目前宇航应用较为可行的一种方案,将PICs、微光学元件、ICs和光电子芯片等进行混合集成封装,可以实现模拟RF射频与PIC的集成,例如:比利时的Antwerp Space卫星通信公司,在EPFC ARTES-5.1 项目中,应用PICs与ICs的混合封装MCM技术,实现了IMWP光电变频子系统封装[24],对未来我国IMWP技术的宇航应用提供了思路,如图4所示:

与ICs封装一样,具有高可靠性的多芯片组件技术(MCM:Multichip Module)[51]是目前宇航应用较为可行的一种方案,将PICs、微光学元件、ICs和光电子芯片等进行混合集成封装,可以实现模拟RF射频与PIC的集成,例如:比利时的Antwerp Space卫星通信公司,在EPFC ARTES-5.1 项目中,应用PICs与ICs的混合封装MCM技术,实现了IMWP光电变频子系统封装[24],对未来我国IMWP技术的宇航应用提供了思路,如图4所示:另外,一些新兴的新技术,从可靠性、稳定性和性能容错性方面为PICs集成封装提供了更优的解决方案,颇具宇航应用前景。例如:德国Christian Koos教授研究团队研制的光子引线(PWB)技术[52]、德国Karlsruhe研究所的微纳米透镜打印技术[53]、Juniyali Nauriyal等人提出的永久稳定与高可靠光波导熔接技术[54],如图5所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]硅光工艺特殊性分析[J]. 郭进,肖志雄,冯俊波,朱继光,陈世杰.  微纳电子与智能制造. 2019(03)
[2]硅光集成工艺平台及关键工艺的介绍[J]. 王书晓,汪巍,方青,余明斌.  微纳电子与智能制造. 2019(03)
[3]面向宽带信息系统的集成微波光子技术研究进展及趋势[J]. 陈智宇,顾杰,周涛,钟欣.  真空电子技术. 2019(04)
[4]微波光子集成芯片技术[J]. 钱广,钱坤,顾晓文,孔月婵,陈堂胜.  雷达学报. 2019(02)
[5]微波光子相控阵的技术分析与展望[J]. 高晖,邓晔,张金平,周志鹏.  雷达学报. 2019(02)
[6]异质集成微波光子器件发展现状[J]. 王振,廖柯,瞿鹏飞.  半导体光电. 2018(03)
[7]微波光子雷达及关键技术[J]. 潘时龙,张亚梅.  科技导报. 2017(20)
[8]亚马逊-5卫星[J]. 苑艺.  卫星应用. 2017(10)
[9]高带外抑制比微波光子滤波器研究进展[J]. 李元栋,王荣,蒲涛,朱华涛,胡猛.  激光与光电子学进展. 2018(02)
[10]高集成硅基微波光子芯片的研究进展及趋势[J]. 李嘉恒,余建国,李依桐,王任凡,罗飚.  光通信研究. 2017(03)

博士论文
[1]磷化铟基集成光子器件及其关键工艺技术研究[D]. 王磊.浙江大学 2010

硕士论文
[1]低损耗氮化硅可重构微波光子滤波器[D]. 刘盼盼.东南大学 2018



本文编号：3321527