用半絕緣GaAs光電導(dǎo)開關(guān)產(chǎn)生超短電磁脈沖若干問題研究.pdf

1、超短電磁脈沖在超寬帶雷達(dá)，超寬帶通信，以及THz成像等方面有廣泛的應(yīng)用前景。在兼顧功率和帶寬兩方面，用光電導(dǎo)開關(guān)結(jié)合超短脈沖激光技術(shù)產(chǎn)生超短電磁脈沖有很大優(yōu)勢。本文研究了用半絕緣GaAs光電導(dǎo)開關(guān)產(chǎn)生超短電磁脈沖的有關(guān)問題。 光電導(dǎo)開關(guān)產(chǎn)生超短電磁脈沖是將光電導(dǎo)開關(guān)和超短激光脈沖技術(shù)相結(jié)合的嶄新技術(shù)。其基本工作原理是利用超短激光脈沖對加有偏置電壓的半絕緣GaAs的電導(dǎo)率進(jìn)行調(diào)制，最終在開關(guān)的輸出端產(chǎn)生ns～亞ns量級的電脈沖。作

2、者在研究中對不同間隙的開關(guān)用不同波長的激光脈沖進(jìn)行了觸發(fā)實(shí)驗(yàn)。論文從半導(dǎo)體光電子學(xué)基本理論出發(fā)，對半絕緣GaAs材料的光吸收機(jī)制進(jìn)行了討論。在實(shí)驗(yàn)中可以用大于半絕緣GaAs本征吸收限波長（876nm）的激光脈沖來觸發(fā)開關(guān)，這表明半絕緣GaAs開關(guān)中存在非本征吸收機(jī)制。論文從半絕緣GaAs內(nèi)部的EL2缺陷能級以及雙光子吸收角度分析了這種非本征吸收機(jī)制。在不同的觸發(fā)光能以及不同的偏置電壓下，半絕緣GaAs光電導(dǎo)開關(guān)可以表現(xiàn)為：線性、非線性、

3、復(fù)合工作模式。本文在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出SI-GaAs光導(dǎo)開關(guān)復(fù)合工作模式的概念，并首次對該工作模式進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)表明，復(fù)合工作模式是在用1064nm激光脈沖觸發(fā)開關(guān)時特有的工作模式。文章分析了EL2缺陷能級和三種工作模式的關(guān)系。利用建立的物理模型對開關(guān)輸出電脈沖的上時間，以及開關(guān)線性波形和非線性波形之間的延遲時間進(jìn)行計算，結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)相吻合。論文還從產(chǎn)生超短電磁脈沖的角度，對觸發(fā)光源的選擇、開關(guān)的結(jié)構(gòu)形式、開關(guān)材料、電極結(jié)構(gòu)形式等進(jìn)行