【摘 要】
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高压超快(纳秒、亚纳秒、皮秒)电脉冲是诸多高新技术领域(雷达、大电流点火、加速器、THz技术等)迫切需要解决的关键问题,属于国家重大需求,也是国际科学界的研究重点。光电导开关将超快光学和半导体器件技术相结合,解决了这一难题。传统的光电导开关是由光电半导体芯片结合超快脉冲激光器构成的,已在国际上的前沿科学研究和国防科技等高耗资领域中得到应用。然而,作为光电导开关的触发光源是各种固态脉冲激光器,不仅体
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目(批准号:51377133);
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高压超快(纳秒、亚纳秒、皮秒)电脉冲是诸多高新技术领域(雷达、大电流点火、加速器、THz技术等)迫切需要解决的关键问题,属于国家重大需求,也是国际科学界的研究重点。光电导开关将超快光学和半导体器件技术相结合,解决了这一难题。传统的光电导开关是由光电半导体芯片结合超快脉冲激光器构成的,已在国际上的前沿科学研究和国防科技等高耗资领域中得到应用。然而,作为光电导开关的触发光源是各种固态脉冲激光器,不仅体积大而且价格昂贵,不适应包括机载运用等实际外场应用;激光二极管阵列虽然集成度较高,价格适中,但是脉冲的光能较低,不易于多路的精同步合成等因素,极大限制了光电导开关的广泛应用。从实验出发,使用火花隙放电发出的辐射光作为光源触发GaAs光电导开关。首先,对光源特性进行了测量和分析从时域波形、频谱分布以及空间能量分布等方面。从测量和计算都能得到此光源的的光能与两电极之间的距离成正比。实验发现火花隙开关与GaAs光电导开关之间的导线长度对光脉冲波形的脉宽没有影响,只是振幅存在细微的变化。研制出了火花隙与GaAs光电导芯片的新型组合开关,火花隙放电所发出的复合波长脉冲光,作为砷化镓光电导芯片的触发光源,使该开关可以实现数十千伏、纳秒量级脉宽的超快电脉冲输出。本文用火花隙放电辐射光触发光电导开关成功进入线性和非线性工作模式,由计算可知GaAs光电导开关在非线性工作模式下的倍增率约为54倍。用复合光触发GaAs光电导开关,产生了光电导效应。GaAs光电导开关的本征吸收限是0.875μm,火花隙放电辐射光所有波长全都在吸收限内,所以GaAs光电导开关对火花放电辐射光的吸收主要是本征吸收。
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