用光電導(dǎo)開關(guān)產(chǎn)生超寬帶電磁輻射的研究.pdf

1、半導(dǎo)體光電導(dǎo)開關(guān)(簡(jiǎn)稱PCSS's)作為一種新型的高功率超寬帶電磁脈沖源，具有傳統(tǒng)開關(guān)不能比擬的優(yōu)點(diǎn)，其產(chǎn)生的線性電磁脈沖上升前沿為亞納秒或皮秒量級(jí)、相對(duì)帶寬超過25％，用寬帶天線發(fā)射時(shí)其頻譜可以從幾十MHz伸展到幾GHz乃至幾十GHz。而且光電導(dǎo)開關(guān)具有可以用較低能量的光脈沖激勵(lì)和具有高增益特性的優(yōu)點(diǎn)，從而使制成全固態(tài)化的微型高功率超寬帶微波脈沖產(chǎn)生器系統(tǒng)成為可能。然而，當(dāng)開關(guān)工作于線性模式時(shí)，開關(guān)的輸出電脈沖的寬度與偏置電壓和觸發(fā)條

2、件的關(guān)系、開關(guān)的轉(zhuǎn)換效率與觸發(fā)條件及偏置電壓確切關(guān)系還需進(jìn)一步研究。另外，非線性模式下的輻射還未見有報(bào)導(dǎo)；用以解釋非線性模式的光激發(fā)電荷疇理論尚需進(jìn)一步的完善。 本論文對(duì)半絕緣GaAs光電導(dǎo)開關(guān)產(chǎn)生超寬帶電磁輻射的機(jī)理及測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析研究，結(jié)合線性模式下的實(shí)驗(yàn)，主要分析了影響光電導(dǎo)開關(guān)產(chǎn)生超快電磁脈沖的時(shí)間特性的因素，并且對(duì)頻域特性和時(shí)域特性之間的關(guān)系進(jìn)行了分析，得出輸出電脈沖的頻寬主要決定于電脈沖的上升沿和下降沿，電脈沖上

3、升沿決定頻譜的高頻部分，其下降沿決定頻譜的低頻部分。實(shí)驗(yàn)中獲得了國(guó)內(nèi)同類型開關(guān)最好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。對(duì)觸發(fā)光、開關(guān)結(jié)構(gòu)及開關(guān)材料對(duì)脈沖時(shí)域的影響進(jìn)行理論模擬和分析，分析表明在高偏置電壓工作的情況下，為了提高輸出電脈沖幅值和上升速率，應(yīng)使開關(guān)工作在飽和狀態(tài)下，激勵(lì)光脈沖應(yīng)盡量窄；深能級(jí)的引入有效的減小了材料載流子壽命，使脈寬更窄。窄間隙開關(guān)使脈沖在不損失上升時(shí)間的前提下，輻射效率相對(duì)高。這些為線性模式下光電導(dǎo)開關(guān)的設(shè)計(jì)和研究提供了一定的依據(jù)。文