用光電導開關產(chǎn)生穩(wěn)幅無晃動超快電脈沖的研究.pdf

1、本文在借鑒SI-GaAs光電導開關研究成果的基礎上，結合國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）課題“高電壓無晃動光電導高速開關關鍵技術研究”（No：863-804-2002AA842211）和國家自然科學基金課題“大功率超快電脈沖（ps）光電導開關微波源的研究”（No：50077017），針對超快精同步控制應用的實際要求，采用了理論分析和實驗研究相結合的方法，開展了對光電導開關產(chǎn)生穩(wěn)幅無晃動超快電脈沖的研究，取得如下成果和結論：

2、1. 光電導開關的超快特性主要由觸發(fā)光脈沖脈寬和開關芯片材料載流子復合壽命決定。減小觸發(fā)光脈沖脈寬可以改善輸出電脈沖的上升沿，而選擇載流子復合壽命小的開關芯片材料可以減小輸出電脈沖的下降沿，通過對觸發(fā)光脈沖和開關芯片材料的合理選擇可以獲得超快電脈沖。 2. 實驗結果還表明，光電導開關輸出電脈沖的脈沖寬度同時還與觸發(fā)光脈沖能量和開關偏置電壓有關，減小觸發(fā)光脈沖能量，增加偏置電壓可以在一定程度上減小輸出電脈沖的脈沖寬度，理論上對這一

3、實驗現(xiàn)象作了合理的解釋。 3. 光電導開關輸出電壓的大小在外電路一定的條件下主要由偏置電壓決定，同時開關芯片材料、開關電極間隙寬度以及觸發(fā)光脈沖能量也會對其產(chǎn)生一定的影響。通過合理選擇觸發(fā)條件和優(yōu)化設計開關可以獲得一定幅值大小的超快電脈沖。 4. 理論和實驗結果表明，光電導開關工作在飽和狀態(tài)下具有穩(wěn)幅特性，減小開關電極間隙寬度，增大觸發(fā)光脈沖能量可以獲得幅值穩(wěn)定，不隨觸發(fā)能量波動而變化的超快電脈沖。 5. 光電導

4、開關對光信號具有ps量級的響應速度，使得其觸發(fā)晃動時間在ps量級。理論分析認為，這是由半導體芯片材料參數(shù)所決定的，通過選擇合適的開關芯片材料參數(shù)，可以獲得ps量級晃動的超快電脈沖。 6. 利用具有全固態(tài)絕緣結構的橫向型半絕緣GaAs光電導開關，分別在ns﹑ps和fs超快激光脈沖觸發(fā)下測試其超快特性和輸出電壓幅值的穩(wěn)定性。實驗中得到了觸發(fā)晃動時間無法分辨、幅值變化小于1.2﹪的穩(wěn)定超快電脈沖和上升沿為83ps，脈沖寬度為133ps