1. 苏州纳米所创新实验室在超低阈值二维半导体激光器方面取得新进展

2.高频夹具开发设计

1. 苏州纳米所创新实验室在超低阈值二维半导体激光器方面取得新进展

图1. 二维半导体激光器的工作原理

该转角光子晶体纳米腔的构造方式如下：在单层氮化硅薄膜上构建两个有限大小的六方光子晶体，并使二者以选定角度相对扭转（图1c）。这一扭转操作使得晶胞的空气填充率从中心到边缘沿径向呈现准连续的梯度变化（图1d），进而形成一套径向渐变的能带间隙（图1e）。该渐变带隙可理解为一组精密嵌套的同心圆反射镜，将特定模式的光场高度局域在中心空气区域，形成极致的“空气模式”（图1f）。在此构型中，光场绝大部分被约束在空气内，与悬浮于空气孔中的单层二硫化钨激子形成高效空间重叠，从而使激子在悬空区域高效发光，彻底规避了介质界面带来的介电屏蔽与非辐射复合猝灭。与此同时，该纳米腔实现了仅0.36 (λ)3的超小模式体积和高达十万量级的仿真品质因子（图1g）。最终，单层二硫化钨在室温连续波泵浦下，以0.03 W/cm2的极低功率密度实现激射（图1b），刷新了二维半导体激光器的阈值纪录，为超低功耗片上光源的发展开辟了全新路径。

相关成果以Twist Engineering of Photonic Crystal Cavities for Ultralow-Threshold Continuous-Wave WS2 Nanolasers at Room Temperature为题，发表于Advanced Materials。中国科学院苏州纳米所陈玉华博士为论文第一作者，张凯研究员和张兴旺研究员为论文通讯作者。该研究获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省科学技术厅和苏州市科学技术局等项目的资助，同时得到了中国科学院苏州纳米所纳米真空互联实验站（Nano-X）及纳米加工平台的支持。（来源：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所）

2.高频夹具开发设计

图1：夹具设计 图片来源于顺络内部

引言

在5G、雷达、卫星通信的浪潮中，高频测试已成为研发不可或缺的一环。然而，当信号频率攀升至GHz甚至毫米波波段，一系列“看不见的敌人"悄然浮现。在日常的高频测试中，你是否曾因以下问题感到困扰：

• 信号完整性的“隐形杀手”：趋肤效应、介质损耗急剧增加，微小的阻抗失配就能让信号面目全非

• 重复性难题：同一批器件，测试数据却飘忽不定，是工艺问题还是测试误差?

• 封装多样性挑战：特殊封装器件找不到合适夹具，标准夹具束手无策

这些痛点的核心，往往指向同一个关键环节——测试夹具。

为什么夹具在高频测试中如此关键？

在高频领域，夹具已不再是被动的连接器，而是测试信号路径的组成部分。一个设计不当的夹具，本身就会引入不可忽略的寄生参数(电感、电容)、严重的阻抗不连续点、额外的谐振模式等。这些因素会直接“污染”待测器件的真实性能。

破局之道：从通用到精准定制

正是深刻理解这一核心挑战，我们实现了关键突破——我司现开发了高频夹具的自主研发能力，能够根据器件封装特性，进行协同设计与精准定制，我们提供的不仅是“连接”，更是一体化的高频测试解决方案。

基于器件封装尺寸，从传输线设计-连接器阻抗匹配-整体性能优化，定制化设计测试夹具，不断优化测试可达性。当前，我们的技术可以实现67 GHz内的夹具设计与测试，整体性能从优。

传输线设计

在高频测试夹具的设计中，共面波导(CPW)是一种广泛采用的传输线结构。然而，该结构在提供良好接地与屏蔽的同时，也带来了一些固有挑战：信号迹线与两侧接地平面之间会形成显著的分布电容，引入寄生参数；同时，迹线自身的寄生电感会与这些分布电容在特定频点形成并联谐振，从而在工作频带内产生不必要的谐振峰，影响信号完整性与测试带宽。

为克服这一结构局限，我们通过科学增加信号过孔，并精密优化其排布位置与数量，在共面波导中构建了额外的、可控的低电感接地路径。这种接地共面波导结构(GCPW)有效分流高频回流信号，抑制迹线与主地平面之间的容性耦合，从而显著降低寄生电容效应，并打破原有的谐振条件。最终达成扩展可用带宽、平坦化频响、提升整体信号质量的设计目标。

图2：回波损耗对比 图片来源于顺络内部

连接器阻抗匹配

在进行完传输线部分的仿真优化后，紧接着进行连接器的阻抗匹配仿真与设计。这是整个高频夹具设计流程中至关重要、不可或缺的一环，其核心理念是“信号完整性”。简单来说，当我们设计了一段损耗极低、特性阻抗完美的“理想传输线”，如果它与连接器（即信号进出夹具的“门户”）的接口处存在阻抗突变，那么所有在传输线上的努力都可能前功尽弃。因此，我们需要进行“从连接器引脚到测试焊盘”的电磁场协同仿真与优化(图 3)，确保信号从标准接头进入夹具后，经过连接器过渡、传输线传导，直至到达待测器件焊盘，整个路径上的阻抗尽可能平滑、连续、接近目标值(如50 Ω)，且具有极低的传输损耗(图 4)。

图3：连接器三维模型 图片来源于顺络内部

图4：连接器电气特性 图表来源于顺络内部

整体优化

在高频夹具的设计流程中，完成传输线与连接器的分别仿真与协同设计后，最后的关键一步，是对“PCB+连接器”完整装配体进行全波3D电磁场整体仿真与优化。如果说传输线设计是“铸好剑身”，连接器匹配是“开好刃口”，那么“PCB+连接器”的整体仿真优化，就是对整柄剑进行最后的“淬火与回火”处理，确保其在实际战斗中刚柔并济、性能可靠。如图 5所示，整体在50 GHz内性能优越，但在更高频段内，性能迅速恶化，这可能与连接器自身损耗有关。因此，在超高频测试时，要选用高性能、低损耗连接器，避免连接器自身损耗引入，诱导测试真实性。

图5：整体电气特性 图片来源于顺络内部

加工与实测：夹具性能的最终检验

仿真设计优化完毕后，需要对PCB进行加工测试验证，以检验夹具的性能。测试时，我们采用67 GHz网络分析仪和AFR去嵌的组合，该高频测试组合具有溯源性强、精度高、重复性好和通用性强的特点(图 6)。

图6：测试系统 图片来源于顺络内部

实验室原有测试仪器生产商提供测量系统可以实现20 GHz以内的S参数高精度测试。为了验证自研夹具的准确性，我们将PCB夹具测试方案与原系统进行对比测试验证。在原测量系统可支撑测试频率范围内，两者S参数高度一致，具有较高准确性(图 7)。此外，相较于原有系统测试频率局限性，自研PCB夹具在高频测试中，表现出更高的测试稳定性(图 8)。

图7：S参数测试准确性对比 图表来源于顺络内部

图8：高频测试稳定性对比 图表来源于顺络内部

从设计角度，自研PCB测试夹具测试频率可达50 GHz及以上。经测试验证，可以进行20 GHz以上电感自谐频率测试，如图 9所示。

图9：自谐频率测试对比 图表来源于顺络内部

经详细验证，目前实验室可以进行0201-1608射频陶瓷电感20 GHz以上的自谐频率测试，50 GHz以内的S参数、电感量和品质因子测试；0603光模块磁珠50 GHz以内-3 dB截止频率测试；毫米波滤波器50 GHz以内的S参数测试等。同时，我们也支持夹具定制设计，支撑新品导入，助力产品研发。

结语

高频测试夹具的自主开发，更是一次研发基础设施和流程的升级。它将：

• 为业务提速：让新品验证更快、更省、更可靠。

• 为战略筑基：在“材料-器件-应用端”的链条中，构建了坚实、标准化、可复用的PCB设计与验证工程环节。

• 为未来蓄力：形成的自主能力和知识资产，将使公司在应对未来更复杂、更高频、更高可靠性的产品挑战时，具备更强的内在韧性和响应速度。