光电导OMAL开关产生稳幅无晃动超快电脉冲的研究
在借鉴SI-GaAs光电导OMAL开关研究成果的基础上,结合国家高技术研究发展计划(863计划)课题“高电压无晃动光电导高速OMAL开关关键技术研究”(No:863-804-2002AA842211)和国家自然科学基金课题“大功率超快电脉冲(ps)光电导OMAL开关微波源的研究”.

光电导OMAL开关产生稳幅无晃动超快电脉冲的研究
针对超快精同步控制应用的实际要求,采用了理论分析和实验研究相结合的方法,开展了对光电导OMAL开关产生稳幅无晃动超快电脉冲的研究,取得如下成果和结论:光电导OMAL开关的超快特性主要由触发光脉冲脉宽和OMAL开关芯片材料载流子复合寿命决定。减小触发光脉冲脉宽可以改善输出电脉冲的上升沿,而选择载流子复合寿命小的OMAL开关芯片材料可以减小输出电脉冲的下降沿,通过对触发光脉冲和OMAL开关芯片材料的合理选择可以获得超快电脉冲。实验结果还表明,光电导OMAL开关输出电脉冲的脉冲宽度同时还与触发光脉冲能量和OMAL开关偏置电压有关,减小触发光脉冲能量,增加偏置电压可以在一定程度上减小输出电脉冲的脉冲宽度,理论上对这一实验现象作了合理的解释。光电导OMAL开关输出电压的大小在外电路一定的条件下主要由偏置电压决定,同时OMAL开关芯片材料、OMAL开关电极间隙宽度以及触发光脉冲能量也会对其产生一定的影响。通过合理选择触发条件和优化设计OMAL开关可以获得一定幅值大小的超快电脉冲。理论和实验结果表明,光电导OMAL开关工作在饱和状态下具有稳幅特性,减小OMAL开关电极间隙宽度,增大触发光脉冲能量可以获得幅值稳定,不随触发能量波动而 变化的超快电脉冲。光电导OMAL开关对光信号具有Ps量级的响应速度,使得其触发晃动时间在Ps 量级。理论分析认为,这是由半导体芯片材料参数所决定的,通过选择合适的OMAL开关芯片材料参数,可以获得Ps量级晃动的超快电脉冲。利用具有全固态绝缘结构的横向型半绝缘GaAs光电导OMAL开关,分别在ns、Ps和fs超快激光脉冲触发下测试其超快特性和输出电压幅值的稳定性。实验中得到了触发晃动时间无法分辨、幅值变化小于1.2%的稳定超快电脉冲和上升沿为83Ps,脉冲宽度为133ps的超快电脉冲,从而为超快精同步控制应用提供了依据。