用光電導(dǎo)開(kāi)關(guān)產(chǎn)生穩(wěn)幅無(wú)晃動(dòng)超快電脈沖的研究.pdf

1、本文在借鑒SI-GaAs光電導(dǎo)開(kāi)關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）課題“高電壓無(wú)晃動(dòng)光電導(dǎo)高速開(kāi)關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究”（No：863-804-2002AA842211）和國(guó)家自然科學(xué)基金課題“大功率超快電脈沖（ps）光電導(dǎo)開(kāi)關(guān)微波源的研究”（No：50077017），針對(duì)超快精同步控制應(yīng)用的實(shí)際要求，采用了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，開(kāi)展了對(duì)光電導(dǎo)開(kāi)關(guān)產(chǎn)生穩(wěn)幅無(wú)晃動(dòng)超快電脈沖的研究，取得如下成果和結(jié)論：

2、1. 光電導(dǎo)開(kāi)關(guān)的超快特性主要由觸發(fā)光脈沖脈寬和開(kāi)關(guān)芯片材料載流子復(fù)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(fù)合壽命小的開(kāi)關(guān)芯片材料可以減小輸出電脈沖的下降沿，通過(guò)對(duì)觸發(fā)光脈沖和開(kāi)關(guān)芯片材料的合理選擇可以獲得超快電脈沖。 2. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，光電導(dǎo)開(kāi)關(guān)輸出電脈沖的脈沖寬度同時(shí)還與觸發(fā)光脈沖能量和開(kāi)關(guān)偏置電壓有關(guān)，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(duì)這一

3、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作了合理的解釋。 3. 光電導(dǎo)開(kāi)關(guān)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(shí)開(kāi)關(guān)芯片材料、開(kāi)關(guān)電極間隙寬度以及觸發(fā)光脈沖能量也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生一定的影響。通過(guò)合理選擇觸發(fā)條件和優(yōu)化設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)可以獲得一定幅值大小的超快電脈沖。 4. 理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，光電導(dǎo)開(kāi)關(guān)工作在飽和狀態(tài)下具有穩(wěn)幅特性，減小開(kāi)關(guān)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(dòng)而變化的超快電脈沖。 5. 光電導(dǎo)

4、開(kāi)關(guān)對(duì)光信號(hào)具有ps量級(jí)的響應(yīng)速度，使得其觸發(fā)晃動(dòng)時(shí)間在ps量級(jí)。理論分析認(rèn)為，這是由半導(dǎo)體芯片材料參數(shù)所決定的，通過(guò)選擇合適的開(kāi)關(guān)芯片材料參數(shù)，可以獲得ps量級(jí)晃動(dòng)的超快電脈沖。 6. 利用具有全固態(tài)絕緣結(jié)構(gòu)的橫向型半絕緣GaAs光電導(dǎo)開(kāi)關(guān)，分別在ns﹑ps和fs超快激光脈沖觸發(fā)下測(cè)試其超快特性和輸出電壓幅值的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)中得到了觸發(fā)晃動(dòng)時(shí)間無(wú)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