瞬態(tài)高功率電磁脈沖源研究.pdf

1、近幾十年來，作為一門新興學科，由光子學與電子學相結合而產(chǎn)生的光電子學科有著巨大的發(fā)展。特別是超短激光脈沖技術與超快響應光電半導體材料技術的進步，使得大功率瞬態(tài)電磁脈沖發(fā)生系統(tǒng)及其開關技術獲得空前的發(fā)展。產(chǎn)生超寬帶電磁脈沖的關鍵是高壓開關技術。半導體光電導開關是利用超快脈沖激光器與光電導體相結合形成的一類新型器件，與傳統(tǒng)的氣體或液體開關相比，光導固體開關(photoconductive semiconductor switches，簡稱P

2、CSS)，具有觸發(fā)無抖動、寄生電抗小、上升時間快、關斷時間短、重復頻率高等優(yōu)良特性。在Ⅲ-Ⅴ族半導體(如GaAs等)中發(fā)現(xiàn)：除了可以按易于理解的每吸收一個確定能量的光子產(chǎn)生一個電子空穴對的線性模式工作以外，還存在一種高增益的非線性工作模式，這種模式可使光導開關導通的光能比常規(guī)模式降低3-5個數(shù)量級，從而為光導開關的小型化，實用化，集成化提供了現(xiàn)實的可能性，因而倍受人們的關注。因此它將在超寬帶脈沖產(chǎn)生領域有著極其廣闊的應用前景。

3、超寬帶源和天線在瞬態(tài)雷達和通信系統(tǒng)中具有廣泛的應用前景。目前，超寬帶電磁脈沖的產(chǎn)生是一個極具挑戰(zhàn)性的工作，用光導開關可以產(chǎn)生100ps上升沿，電壓幅度超過10kV，脈沖寬度可從130ps到幾個ns的脈沖。瞬態(tài)電磁脈沖的研究是當前電磁學的前沿課題之一，其應用領域十分廣泛，如超寬頻帶雷達、超寬保密通信和高能微波等。本文對瞬態(tài)陣列電磁脈沖的高效傳輸特性進行了詳盡分析，并給出詳細的實驗結果。 本文在理論方面主要研究了光導開關的線性物理機

4、制，通過微觀統(tǒng)計計算了光導開關材料的宏觀電參數(shù)，即通過計算GaAs內(nèi)部的各種散射機制，如雜質(zhì)電離散射，形變勢散射，壓電散射等等，得出該材料在不同載流子濃度下的遷移率和電導率，為建立光導開關在各種工作模式下的瞬態(tài)響應模型，模擬光導開關的輸出電脈沖特性曲線打下基礎。 在實驗方面，本文主要研究了微帶型線性光導開關的電壓轉換效率、光導開關的飽和光能、以及無光激勵的情況下，光導開關暗態(tài)電阻與偏置電壓的關系，非線性光導開關的閾值條件和光導開