【摘 要】
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研制高辐射能量、微型的太赫兹源一直以来都是太赫兹技术发展所面临的技术难题。现阶段产生太赫兹波的方式很多,使用半绝缘砷化镓光电导开关作为太赫兹辐射源是一种重要的方法,但半绝缘砷化镓光电导开关工作在线性模式时,辐射的太赫兹波能量较低。半绝缘砷化镓光电导开关工作在雪崩倍增模式时,输出的电脉冲容量远大于线性工作模式,可极大地提高电磁波的辐射强度。本文研究半绝缘砷化镓光电导开关的雪崩倍增工作模式,拟以此工作
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（No. 51377133）；
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研制高辐射能量、微型的太赫兹源一直以来都是太赫兹技术发展所面临的技术难题。现阶段产生太赫兹波的方式很多,使用半绝缘砷化镓光电导开关作为太赫兹辐射源是一种重要的方法,但半绝缘砷化镓光电导开关工作在线性模式时,辐射的太赫兹波能量较低。半绝缘砷化镓光电导开关工作在雪崩倍增模式时,输出的电脉冲容量远大于线性工作模式,可极大地提高电磁波的辐射强度。本文研究半绝缘砷化镓光电导开关的雪崩倍增工作模式,拟以此工作模式产生较强的太赫兹波辐射,实验中使用的半绝缘砷化镓光电导开关间隙是1mm,实现了在单次和重频触发下半绝缘砷化镓光电导开关的雪崩倍增猝灭输出,得到了超快、超短电脉冲,提高了光电导开关的使用寿命。为了对比半绝缘砷化镓光电导开关输出的电脉冲和辐射THz波的时域波形,搭建太赫兹时域光谱系统,同时测试了光电导开关输出的电脉冲及电磁波形。经过计算得出,太赫兹的辐射场强与偏置电压正相关,为了提高太赫兹波辐射的功率可以提高偏置电压,但是还要考虑光电导开关内部电场的屏蔽作用和耐压性能。所以偏置电压不能一直增大,还需要对光电导开关的结构进行分析和计算。实验中发现光电导开关输出电脉冲的个数少于触发光脉冲的个数,探究其原因可能是由于光电导开关在非线性模式下导通电阻无法快速恢复,最终导致这种现象。进一步分析了,光电导开关在高重复频率、高电压工作下导致的热损伤。通过计算求解光电导开关的光生载流子速率方程,得到触发光源对载流子浓度的影响,从而得到输出电脉冲的上升时间与触发光脉冲能量和脉冲宽度的关系,并用进行了实验验证,对比得出随着触发光脉冲能量的增加,光生载流子浓度增加速率变快,上升沿变得陡峭,光电导开关响应速度变快。
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