光電導OMAL開關產生穩幅無晃動超快電脈沖的研究
在借鑒SI-GaAs光電導OMAL開關研究成果的基礎上,結合國家高技術研究發展計劃(863計劃)課題“高電壓無晃動光電導高速OMAL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OMAL開關微波源的研究”.

光電導OMAL開關產生穩幅無晃動超快電脈沖的研究
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OMAL開關產生穩幅無晃動超快電脈沖的研究,取得如下成果和結論:光電導OMAL開關的超快特性主要由觸發光脈沖脈寬和OMAL開關芯片材料載流子復合壽命決定。減小觸發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OMAL開關芯片材料可以減小輸出電脈沖的下降沿,通過對觸發光脈沖和OMAL開關芯片材料的合理選擇可以獲得超快電脈沖。實驗結果還表明,光電導OMAL開關輸出電脈沖的脈沖寬度同時還與觸發光脈沖能量和OMAL開關偏置電壓有關,減小觸發光脈沖能量,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,理論上對這一實驗現象作了合理的解釋。光電導OMAL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OMAL開關芯片材料、OMAL開關電極間隙寬度以及觸發光脈沖能量也會對其產生一定的影響。通過合理選擇觸發條件和優化設計OMAL開關可以獲得一定幅值大小的超快電脈沖。理論和實驗結果表明,光電導OMAL開關工作在飽和狀態下具有穩幅特性,減小OMAL開關電極間隙寬度,增大觸發光脈沖能量可以獲得幅值穩定,不隨觸發能量波動而 變化的超快電脈沖。光電導OMAL開關對光信號具有Ps量級的響應速度,使得其觸發晃動時間在Ps 量級。理論分析認為,這是由半導體芯片材料參數所決定的,通過選擇合適的OMAL開關芯片材料參數,可以獲得Ps量級晃動的超快電脈沖。利用具有全固態絕緣結構的橫向型半絕緣GaAs光電導OMAL開關,分別在ns、Ps和fs超快激光脈沖觸發下測試其超快特性和輸出電壓幅值的穩定性。實驗中得到了觸發晃動時間無法分辨、幅值變化小于1.2%的穩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用提供了依據。