研究目的
研究基于磷化铟的高电子迁移率晶体管（InP-HEMTs）和石墨烯沟道场效应晶体管（G-FETs）作为未来宽带光无线通信系统光子频率转换器的可行性。
研究成果
研究了InP-高电子迁移率晶体管（HEMT）和石墨烯场效应晶体管（G-FET）作为未来宽带光无线通信系统光子频率双混频转换器件的可行性。单个G-FET与单个InP-HEMT均能对光子载波进行光混频以产生本振信号，同时将112.5GHz载波上的射频数据下变频至中频段。实验全程发现G-FET具有优异的本征射频性能，但其外在射频性能仍有待提升。
研究不足
与最先进的毫米波光电混频器和/或光电二极管相比，InP-HEMT和G-FET的实测响应度都非常低，相差两到三个数量级。引入光吸收层是可行的，但不在本研究范围内。
1：实验设计与方法选择：
本研究利用InP高电子迁移率晶体管（HEMT）和石墨烯场效应晶体管（G-FET）的光电特性及三端功能，在120 GHz无线通信频段实现单芯片光子双混频操作。
2：样本选择与数据来源：
G-FET采用在C面半绝缘4H-SiC(000-1)衬底上热生长的优质双层外延石墨烯制备，InP基HEMT则使用InAlAs/InGaAs/InP材料体系制造。
3：实验设备与材料清单：
包括光学频率梳发生器、UTC-PD光电混频模块、F波段波导型探针头、射频谱分析仪及用于光学信号注入的聚焦透镜。
4：实验步骤与操作流程：
通过将112.5 GHz载波上的10 Gbit/s级数据信号与从光注入混频拍频自生成的87.5 GHz本振信号进行混频，实现光子双混频转换。
5：5 GHz载波上的10 Gbit/s级数据信号与从光注入混频拍频自生成的5 GHz本振信号进行混频，实现光子双混频转换。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：测量并分析转换增益和光电响应度以评估InP-HEMT和G-FET的性能。
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optical frequency comb generator
Generates a power-flattened wideband comb with a frequency spacing of 12.5 GHz for extracting each comb channel.
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UTC-PD photomixer module
Used to obtain the 112.5 GHz RF signal with an F-band waveguide interface.
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F-band waveguide-type probe head
Cascade Micro-tech
Inputs the 112.5 GHz RF signal to the gate terminal of the G-FET or InP-HEMT.
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RF spectrum analyzer
Connected to the drain output for analyzing the IF signal.
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focusing lens
Used to send the optically amplified pair of optical signals into the active area of the G-FET or InP-HEMT from the backside.
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