一种高频微波探针复频特性的测量装置及方法
【专利摘要】本发明公开一种高频微波探针复频特性的测量装置及方法，该装置包括飞秒激光源、分束镜、光学延迟线、斩波器、直流电压源、低温砷化镓光导开关、电光取样探头、短路器、渥拉斯顿棱镜、平衡光电探测器、锁相放大器、信号发生器、数据采集及处理单元。本发明所述技术方案可得到高频微波探针的复频特性，测量精度高，解决了针对现有测量技术无法精确测量高频微波探针传输特性的问题。
【专利说明】一种高频微波探针复频特性的测量装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种复频特性的测量装置及方法。更具体地，涉及一种高频微波探针 复频特性的测量装置及方法。
【背景技术】
[0002] 微波探针是共面型半导体集成电路在片检测的重要工具，使用微波探针在片检测 技术，可在半导体芯片分割与封装之前，在芯片上直接测定集成电路或器件的高频特性，从 而实现在片筛选，微波探针的使用对于改进管壳的微波封装和确定电路或器件的工作模型 都具有重要的意义。在使用微波探针进行测试时，得到的数据实际包含了微波探针自身的 复频特性，因此，要得到待测器件的真实参数，必须去除微波探针的影响，即对微波探针进 行校准。目前，微波探针的校准方法主要是基于矢量网络分析仪的校准方法，这些方法都需 要多个校准元件且对校准元件参数要求极为严格，而校准元件本身参数的精确匹配是很难 得到的，因此使用矢量网络分析仪对微波探针进行校准仍然存在较大的误差。
[0003] 因此，需要提供一种高频微波探针复频特性的测量装置及方法，可实现对高频微 波探针复频特性的直观精确测量。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提高一种高频微波探针复频特性的测量装置及方法，解决现有 技术无法实现的高频微波探针测量问题，实现高频微波探针复频特性的直观精确测量。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0006] 一种高频微波探针复频特性的测量装置，该装置包括
[0007] 飞秒激光源，用于输出激光至分束镜；
[0008] 分束镜，用于将激光分为泵浦光和取样光，并分别发送至斩波器和光学延迟线；
[0009] 斩波器，用于对泵浦光进行调制，发送至低温砷化镓光电开关缝隙处，用于激励低 温砷化镓光导开关产生太赫兹脉冲信号；
[0010] 光学延迟线，用于改变取样光与泵浦光的相对延迟，发送至电光取样探头；
[0011] 直流电压源，用于为低温砷化镓光导开关提供直流偏置电压；
[0012] 低温砷化镓光导开关，用于产生太赫兹脉冲信号，发送至待测高频微波探针； [0013] 短路器，用于短路待测高频微波探针，并将来自待测高频微波探针的太赫兹脉冲 信号反射回待测高频微波探针；
[0014] 电光取样探头，用于通过取样光探测太赫兹脉冲信号，并将探测太赫兹脉冲信号 的取样光发送至渥拉斯顿棱镜；
[0015] 渥拉斯顿棱镜，用于将取样光分成〇光和e光，并发送至平衡光电探测器；
[0016] 平衡光电探测，用于将〇光与e光分别照射进入平衡光电探测器两个探测窗口，并 将输出信号发送至锁相放大器；
[0017] 信号发生器，用于产生驱动斩波器的调制信号和锁相放大器的参考信号，并发送 至斩波器和锁相放大器；
[0018] 锁相放大器，用于接收信号进行锁相放大探测，并将信号发送至数据采集及处理 单元；
[0019] 数据采集及处理单元，用于采集输出信号并进行信号波形的测量和计算。
[0020] 优选的，所述飞秒激光源为掺钛蓝宝石锁模激光器，输出激光波长780nm，脉冲宽 度80fs，信号重复频率80MHz。
[0021] 优选的，所述光学延迟线，长度为250mm。
[0022] 优选的，所述信号发生器输出的脉冲信号调制频率为I. 5KHz。
[0023] 优选的，所述
[0024] 电光取样探头与所述低温砷化镓光导开关缝隙距离为I. 5mm ;
[0025] 待测高频微波探针与所述低温砷化镓光导开关缝隙距离为2mm处。
[0026] 优选的，所述直流电压源输出偏置电压为10V。
[0027] 优选的，所述平衡光电探测可实现〇光和e光两路信号的低噪声共模抑制输出。
[0028] 一种用于该测量装置的高频微波探针复频特性的测量方法，所述该方法包括
[0029] 将所述电光取样探头平移至距离所述光导开关缝隙处I. 5_处，在不加入高频微 波探针的状态下，测量得到太赫兹脉冲信号波形H(Wl);
[0030] 将所述电光取样探头平移至距离所述光导开关缝隙处2mm处，在不加入高频微波 探针的状态下，测量得到太赫兹脉冲信号波形H(W2);
[0031] 将所述电光取样探头平移至距离低温砷化镓光导开关缝隙I. 5mm处，将高频微波 探针同轴端接入短路器，共面端压于距离低温砷化镓光导开关缝隙2_处，测量得到太赫 兹脉冲信号波形H(W3);
[0032] 根据所得太赫兹脉冲信号波形H(Wl)、H(W2)计算得到所述低温砷化镓光导开关 的复频特性S ot;
[0033] 根据所得太赫兹脉冲信号波形H(Wl)、H(W3)和所述低温砷化镓光导开关的复频 特性S epw计算得到所述高频微波探针的复频特性H PMbf；;
[0034] 所述低温砷化镓光导开关的复频特性Sepw计算公式为：S OT= H(W2) /H(Wl);
【权利要求】
1. 一种高频微波探针复频特性的测量装置，其特征在于，所述该装置包括 飞秒激光源，用于输出激光至分束镜； 分束镜，用于将激光分为泵浦光和取样光； 斩波器，用于对来自分束镜的泵浦光进行调制，经调制的泵浦光被输出至低温砷化镓 光电开关缝隙处； 光学延迟线，用于改变取样光与泵浦光的相对延迟，经延迟的取样光被输出至电光取 样探头； 直流电压源，用于为低温砷化镓光导开关提供直流偏置电压； 低温砷化镓光导开关，基于所述经调制的泵浦光产生太赫兹脉冲信号，并将该太赫兹 信号施加至待测高频微波探针； 短路器，用于将待测高频微波探针同轴端短路； 电光取样探头，被设置为可相对所述低温砷化镓光导开关及待测微波探针平移，用于 通过取样光探测来自待测高频微波探针的信号； 渥拉斯顿棱镜，用于将来自所述电光取样探头的输出光分成O光和e光； 平衡光电探测器，用于通过两个探测窗口分别接收所述渥拉斯顿棱镜的〇光与e; 信号发生器，用于产生驱动斩波器的调制信号和锁相放大器的参考信号； 锁相放大器，用于对来自平衡光电探测器装置的信号进行锁相放大探测； 数据采集及处理单元，对来自所述锁相放大器的信号进行处理，得到所示高频微波探 针的复频特性。
2. 根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述飞秒激光源为掺钛蓝宝石锁模 激光器，输出激光波长780nm，脉冲宽度80fs，信号重复频率80MHz。
3. 根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述光学延迟线，长度为250mm。
4. 根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述信号发生器输出的脉冲信号调 制频率为I. 5KHz。
5. 根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述 电光取样探头与所述低温砷化镓光导开关缝隙距离为I. 5_ ; 待测高频微波探针共面端与所述低温砷化镓光导开关缝隙距离为2_处。
6. 根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述直流电压源输出偏置电压为 IOV0
7. 根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述平衡光电探测可实现〇光和e光 两路信号的低噪声共模抑制输出。
8. 根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述数据采集及处理单元基于下述 公式计算所述高频微波探针的复频特性HPMbe 其中，
H(Wl)为所述电光取样探头在距离所述光导开关缝隙处I. 5mm处，在不加入高频微波 探针的状态下，测量得到太赫兹脉冲信号波形； H(W2)为所述电光取样探头在距离所述光导开关缝隙处2mm处，在不加入高频微波探 针的状态下，测量得到太赫兹脉冲信号波形； H(W3)为所述电光取样探头在距离低温砷化镓光导开关缝隙1.5_处，对共面端压于 距离低温砷化镓光导开关缝隙2_处同轴端短路的高频微波探针进行测量，得到的待测太 赫兹脉冲信号， Sot为所述低温砷化镓光导开关的复频特性，计算公式为： Scpw=H(W2)/H(Wl) 〇
9. 一种用于权利要求1所述的测量装置的高频微波探针复频特性的测量方法，其特征 在于，所述该方法包括 所述电光取样探头在距离所述光导开关缝隙处I. 5mm处，在不加入高频微波探针的状 态下，测量得到太赫兹脉冲信号波形H(Wl); 所述电光取样探头在距离所述光导开关缝隙处2mm处，在不加入高频微波探针的状态 下，测量得到太赫兹脉冲信号波形H(W2); 所述电光取样探头平移至距离低温砷化镓光导开关缝隙I. 5mm处，将高频微波探针同 轴端接入短路器，对共面端压于距离低温砷化镓光导开关缝隙2_处同轴端短路的高频微 波探针进行测量，得到待测太赫兹脉冲信号波形H(W3); 根据所得太赫兹脉冲信号波形H(Wl)、H(W2)计算得到所述低温砷化镓光导开关的复 频特性Sot; 根据所得太赫兹脉冲信号波形H(Wl)、H(W3)和所述低温砷化镓光导开关的复频特性Sepw计算得到所述高频微波探针的复频特性HPMbe。
10. 根据权利要求9所述的测量方法，其特征在于，所述低温砷化镓光导开关的复频特 性Scpw计算公式为：SCPW=H(W2)/H(Wl); 所述高频微波探针的复频特性HPMbe，计算公式为
【文档编号】G01R35/00GK104459594SQ201410771746
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】谢文, 龚鹏伟, 马红梅, 杨春涛, 谌贝, 姜河 申请人:北京无线电计量测试研究所