介质壁加速器用GaAs光导开关的通态电阻测量

GaAs光导开关可作为紧凑型脉冲功率系统的主要器件,如光导开关在介质壁加速器中的应用。为了研究通态电阻对开关性能的影响,采用平板传输线和同轴电缆作为脉冲形成线,测量了3mm电极间隙的GaAs光导开关的通态电阻。测量结果表明：电极间隙为3mm的GaAs光导开关的通态电阻为14．9Ω,光导开关通态电阻的存在将导致开关热损伤,降低脉冲功率系统的电压输出能力,缩短GaAs光导开关的使用寿命。     

雪崩模式下的体结构GaAs光导开关

利用能量较低的脉冲激光二极管,在较高场强下触发GaAs光导开关,使其工作于雪崩模式,从而产生纳秒上升前沿的快脉冲电压。GaAs光导开关采用垂直体结构设计,芯片厚度为2 mm,电极形状分别为圆环和圆面,触发光脉冲从圆环穿过。快脉冲产生由同轴Blumlein脉冲形成线完成。对基于GaAs光导开关的同轴Blumlein脉冲线进行了模拟仿真和实验,当充电电压超过8 kV(40 kV/cm)后,开关开始了雪崩工作模式。当充电电压约为15 kV(75 kV/cm)时,在50 Ω负载上获得了约11 kV的脉冲电压,实验波形与仿真波形一致。对开关抖动进行了测试,其测试结果显示开关充电电压对抖动影响很大,随着开关偏压增加,开关抖动减小,开关获得了最小抖动约700 ps。     

基于Blumlein脉冲网络的直线型脉冲变压器设计

为了实现能产生重复频率矩形高压脉冲输出的紧凑型脉冲功率源,设计了基于脉冲形成网络的直线型脉冲变压器。以陶瓷电容和光导开关构建全固态Blumlein型脉冲形成网络,分析了磁芯参数对能量效率和平顶度的影响,计算了设计的脉冲功率源的分布参数,并基于分布参数建立了了全电路模型。研究结果表明足够的磁芯伏秒数是直线型脉冲变压器运行的必要条件,而分布参数是引成输出脉冲畸变的另一重要因素。     

基于GaAs光导开关的纳秒脉冲源设计

以高密度聚乙烯介质平板型B线为储能器件,设计了一台层叠Blumlein传输线型脉冲功率源。以GaAs PCSS为开关,通过4级B线层叠结构实现电压倍增。单级B线阻抗25Ω,时间常数2.5 ns,功率源总阻抗100Ω。Pspice模拟表明:随着开关导通电阻上升,输出电压脉冲幅度下降,脉宽增大;随着开关转换时间增长,输出脉冲延迟时间上升,前、后沿时间增长。采用波长为1 064 nm,能量为30 mJ,脉宽为5 ns的Nd:YAG激光器触发光导开关,当充电25 kV时,负载上得到电压38 kV,上升沿1.4 ns,脉冲约5 ns的近似方波输出。     

多层低感式电容的氮激光器设计的分析

本文对利用Blumlein平行平板传输线制作的氮分子激光器进行了研究。通过对脉冲形成线式的电路放电时情况的分析，说明回路的电感是由储能传输线、脉冲形成线、火花隙、腔体的电感以及传输线与火花隙连接线电感所决定的。为了获得陡的放电脉冲，必须尽量减小这些分布电感。     

大功率超快半导体光电导开关的触发瞬态特性

报道了用ns和fs超快脉冲激光器触发GaAs光电导开关的实验结果.用μJ量级的ns光脉冲触发3mm间隙的GaAs光电导开关,观察到线性和非线性工作模式,峰值电流达560A.当用重复率为76MHz的fs激光脉冲串触发同一器件时,电流脉冲上升时间小于200ps.     

重频光脉冲对半绝缘GaAs光导开关损伤分析

通过波长为1 064 nm的重频激光光脉冲触发半绝缘GaAs光导开关损伤测试实验,观察脉冲激光触发过程中光电导开关电阻率的变化,对比低重频(1 kHz)和高重频的激光脉冲对GaAs光电导开关芯片的损伤阈值,分析了不同重复频率的激光脉冲引起光导开关芯片材料光损伤的主要原因,并探讨了损伤机理。研究表明,在重复频率激光作用下GaAs光导开关芯片材料的破坏阈值比在单脉冲作用下低,且不同重复频率的激光辐照下材料表面的温升速率不同。当激励光脉冲重复频率较低(1 kHz)时,芯片内的温升效应不显著,此时光损伤与重复频率无明显依赖关系,主要损伤机制为微损伤累积;而当重复频率较高时,开关材料内热积累引起的损伤占主要地位。     

Analysis of Damage Induced by Repetition-Frequency Optical Pulse in Semi-insulating GaAs PCSS's Material

通过波长为1064 nm的重频激光光脉冲触发半绝缘GaAs光导开关损伤测试实验,观察脉冲激光触发过程中光电导开关电阻率的变化,对比低重频(＜1 kHz)和高重频的激光脉冲对GaAs光电导开关芯片的损伤阈值,分析了不同重复频率的激光脉冲引起光导开关芯片材料光损伤的主要原因,并探讨了损伤机理.研究表明,在重复频率激光作用下GaAs光导开关芯片材料的破坏阈值比在单脉冲作用下低,且不同重复频率的激光辐照下材料表面的温升速率不同.当激励光脉冲重复频率较低(＜1 kHz)时,芯片内的温升效应不显著,此时光损伤与重复频率无明显依赖关系,主要损伤机制为微损伤累积;而当重复频率较高时,开关材料内热积累引起的损伤占主要地位.     

大功率超快半导体光电导开关的触发瞬态特性

报道了用ns和fs超快脉冲激光器触发GaAs光电导开关的实验结果.用μJ量级的ns光脉冲触发3mm间隙的GaAs光电导开关,观察到线性和非线性工作模式,峰值电流达560A.当用重复率为76MHz的fs激光脉冲串触发同一器件时,电流脉冲上升时间小于200ps     

同面电极砷化镓光导开关的导通特性

砷化镓光导开关(GaAs PCSS)作为固态脉冲功率器件，具有可承载高电压、超快速导通、在高重复频率下稳定工作等特点。基于多雪崩电离畴理论，建立了同面电极GaAs PCSS的二维数值计算模型，分析了GaAs PCSS的瞬态导通特性和延迟击穿特性。仿真结果表明，载流子浓度的增加与雪崩电离畴的形成和演化之间存在正反馈环路，促使GaAs PCSS超快速导通；雪崩电离畴的形成和演化会影响PCSS的延迟击穿特性。偏置电压、光照强度、PCSS长度和触发位置均会影响PCSS的延迟时间和导通时间。该结论对GaAs PCSS设计及开展相关实验研究具有参考意义。     

基于Yb:YAG/Cr4+:YAG/YAG键合晶体的高峰值功率短脉冲激光器

采用Yb:YAG/Cr4+:YAG/YAG键合晶体搭建了紧凑的端面泵浦被动调Q激光器,获得了高峰值功率的1 029 nm短脉冲激光。研究了泵浦功率和初始透过率对脉冲性能的影响及作用机制,对比发现初始透过率为85%的键合晶体,脉冲性能最好,在7.2 W泵浦功率下,脉宽短至3.14 ns,峰值功率高达87 kW。另外还研究了输出光谱随功率的变化规律,发现晶体具有较好的热学性能。这表明,与无掺杂的同基质晶体键合或者降低可饱和吸收体的初始透过率,都有助于获取高峰值功率的短脉冲激光输出。     

Ka-band solid-state pulsed Gunn oscillator and power combiner

GaAs Gunn diodes were fabricated for pulse source application at 8 mm wave band and operated with pulsewidths of 0.05 to 2.0 microseconds and duty cycles of 0.001 to 0.01. Peak pulse output power levels of 0.8–1.2W are achieved and the maximum available power is 1.6W with the highest efficiency of 6.5 percent. A simple and compact pulsed power combiner is also given in this paper.     

X-band MIC GaAs IMPATT amplifier module

A compact (2.0 by 1.6 in), light weight (2.1 oz), microwave integrated circuit (MIC) GaAs IMPATT amplifier module having 3.6-W pulsed output power with a gain of 22.5 dB over the 9.2-9.8 GHz band has been developed for phased array radar applications. The design goal for the module was 4-W pulsed output power with 23-dB gain over this frequency band. The module has been operated over a wide range of pulse lengths (200 ns-50 /spl mu/s) and duty factors (0.5-40 percent) with outstanding pulse fidelity. The totally integrated module consists of three IMPATT reflection amplifier stages in cascade with input and output isolators and a transmit/receive switch. Each amplifier stage has an independent hybrid thin film constant current pulse modulator. The design considerations of the essential components for final module integration, and the microwave performance characteristics are presented.     

半导体激光二极管触发GaAs光导开关

半导体激光二极管触发下砷化镓（GaAs）光导开关工作于雪崩模式,为此设计了异面体结构的GaAs 光导开关以提高开关场强.设计的开关芯片厚度为2 mm,电极间隙为3 mm,利用半导体激光二极管对开关进行触发实验.当开关充电电压超过8 kV 后,开关输出脉冲幅度显著增强,输出脉冲前沿快于光脉冲,开关开始雪崩工作模式.随着开关电场不断增加,开关输出电压幅值也线性增加,但开关输出波形没有改变.对开关抖动进行测试,其测试结果显示开关偏压对抖动影响很大,随着开关偏压增加,开关抖动减小,当开关偏压升至15 kV 时,开关获得最小抖动约500 ps.     

基于FPGA和单片机的多通道同步触发信号发生器

介绍一种用于固态调制器的多路同步触发脉冲信号发生器。在单片机AT89S52和现场可编程门阵列(FPGA)的控制下,触发信号按多脉冲猝发模式高重复频率输出,并且每个子脉冲的脉宽、频率等参数均可单独实时调制。触发信号系统和高压功率系统之间采用光电同步隔离,降低了高压部分对低压部分的干扰。发生器具有操作方便,信号稳定,多路同步输出等特点。得到最多240路同步信号、最多4脉冲猝发的触发脉冲。     

Compact microstrip resonators for 900 MHz frequency band

A technique to reduce the size of planar resonators is investigated using a transmission line model and a finite-difference time-domain (FDTD) method. New miniaturized square microstrip resonators are proposed for 900 MHz band. The resonators offer low impedance sections leading to a better handling of power. The feasibility of compact filters using the proposed resonators is demonstrated. The input/output coupling lines of a two-pole filter have been positioned in a way that produces a filter response with transmission zeros on the both sides of the pass-band. Sharper skirts and higher out-of-band rejection are obtained for four-pole filters with cross-coupled resonators.     

340 GHz GaN大功率固态倍频链

随着太赫兹技术的应用和发展,对大功率太赫兹固态源的需求愈加迫切。文中基于GaN肖特基二极管(SBD)工艺设计并制造了具有高功率输出的170 GHz和340 GHz太赫兹倍频器,实现了340 GHz大功率太赫兹固态倍频链。采用多管芯GaN SBD提高器件功率承载能力,综合开展电路优化设计提升倍频性能,通过仿真研究和实验测试,验证了倍频器设计的有效性和先进性。170 GHz倍频器的实测峰值输出功率达到580 mW,倍频效率为14.5%。340 GHz倍频器的实测峰值输出功率为66 mW,倍频效率为12.5%。该太赫兹固态倍频链性能优良,在太赫兹系统中具有重要的应用价值。     

高峰值功率重频脉冲固体激光器

综述了高峰值功率重频脉冲固体激光器的发展现状,对其中的Q开关、腔倒空、锁模等窄脉冲技术和放大技术进行了分析,展示了高峰值功率重频脉冲固体激光器的发展前景。