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，其產(chǎn)生的線性電磁脈沖上升前沿為亞納秒或皮秒量級、相對帶寬超過25％，用寬帶天線發(fā)射時其頻譜可以從幾十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和具有高增益特性的優(yōu)點，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，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)理及測試結(jié)果進(jìn)行了分析研究，結(jié)合線性模式下的實驗，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間特性的因素，并且對頻域特性和時域特性之間的關(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。實驗中獲得了國內(nèi)同類型開關(guān)最好的實驗結(jié)果。對觸發(fā)光、開關(guān)結(jié)構(gòu)及開關(guān)材料對脈沖時域的影響進(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，激勵光脈沖應(yīng)盡量窄；深能級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間的前提下，輻射效率相對高。這些為線性模式下光電導(dǎo)開關(guān)的設(shè)計和研究提供了一定的依據(jù)。文