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光電導(dǎo)OMAL開關(guān)產(chǎn)生穩(wěn)幅無晃動(dòng)超快電脈沖的研究
在借鑒SI-GaAs光電導(dǎo)OMAL開關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上,結(jié)合國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)課題“高電壓無晃動(dòng)光電導(dǎo)高速OMAL開關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究”(No:863-804-2002AA842211)和國家自然科學(xué)基金課題“大功率超快電脈沖(ps)光電導(dǎo)OMAL開關(guān)微波源的研究”.

光電導(dǎo)OMAL開關(guān)產(chǎn)生穩(wěn)幅無晃動(dòng)超快電脈沖的研究
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,開展了對(duì)光電導(dǎo)OMAL開關(guān)產(chǎn)生穩(wěn)幅無晃動(dòng)超快電脈沖的研究,取得如下成果和結(jié)論:光電導(dǎo)OMAL開關(guān)的超快特性主要由觸發(fā)光脈沖脈寬和OMAL開關(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OMAL開關(guān)芯片材料可以減小輸出電脈沖的下降沿,通過對(duì)觸發(fā)光脈沖和OMAL開關(guān)芯片材料的合理選擇可以獲得超快電脈沖。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明,光電導(dǎo)OMAL開關(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OMAL開關(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)這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作了合理的解釋。光電導(dǎo)OMAL開關(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)OMAL開關(guān)芯片材料、OMAL開關(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。通過合理選擇觸發(fā)條件和優(yōu)化設(shè)計(jì)OMAL開關(guān)可以獲得一定幅值大小的超快電脈沖。理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,光電導(dǎo)OMAL開關(guān)工作在飽和狀態(tài)下具有穩(wěn)幅特性,減小OMAL開關(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。光電導(dǎo)OMAL開關(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,通過選擇合適的OMAL開關(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。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)OMAL開關(guān),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(shí)驗(yàn)中得到了觸發(fā)晃動(dòng)時(shí)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的超快電脈沖,從而為超快精同步控制應(yīng)用提供了依據(jù)。