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.     

不同激光二极管能量触发下GaAs 光导开关研究

GaAs 光导开关在较高的场强下可工作于雪崩模式,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2mm,电极间隙为3mm,利用半导体激光二极管对开关进行了触发实验。当开关充电电压超过 8kV 后,开关输出脉冲幅度显著增强,输出脉冲前沿快于光脉冲,开关开始了雪崩工作模式,且随着开关电场不断增加, 开关输出电压幅值也线性增加。在不同触发能量下,开关输出电压幅值和波形基本没有改变,但在较高的触发能量和高 的偏置电场下,开关抖动较小,实验中开关获得的最小抖动约500ps。     

基于光导开关和平板线的固态脉冲功率技术

紧凑型固态化是脉冲功率技术发展的趋势,研究了基于 GaAs光导开关和陶瓷平板传输线的固态脉冲功率技术。紧凑型固态脉冲功率系统的关键部件主要包括固态陶瓷平板传输线,高功率 GaAs光导开关以及激光二极管触发系统。研究了单路 Blumlein脉冲形成线输出特性,分析了 GaAs光导开关非线性导通带来的损伤,并开展了单路 Blumlein脉冲形成线实验。结果表明：研制基于固态平板传输线、光导开关以及激光二极管触发系统的紧凑型脉冲功率具有可行性,负载上获得了超过20 kV的高压脉冲输出。     

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。     

用1064nm激光脉冲触发半绝缘GaAs光电导开关的奇特光电导现象

报道了用1064nm激光脉冲触发半绝缘GaAs光电导开关的一种奇特光电导现象.GaAs光电导开关的电极间隙为4mm,当偏置电场分别为2.0和6.0kV/cm时,用脉冲能量为0.8mJ,宽度为5ns的激光触发开关,观察到开关输出的线性和非线性工作模式.当偏置电场增至9.5kV/cm,触发光脉冲能量在0.5～1.0mJ范围时,观察到奇特的光电导现象,开关先输出一个线性电脉冲,经过大约20～250ns时间延迟后,触发光脉冲消失,开关又输出一个非线性电脉冲.这一奇特光电导现象的物理机制与半绝缘GaAs中的反位缺陷和吸收机制有关.分析计算了线性与非线性电脉冲之间的延迟时间,结果与实验观察基本吻合.     

用1553nm激光脉冲触发GaAs光电导开关的研究

用1553nm飞秒光纤激光器触发半绝缘GaAs光电导开关的实验表明,当光电导开关处于3.33～10.3kV/cm的直流偏置电场并被脉冲宽度200fs且单脉冲能量0.2nJ的激光脉冲照射时,开关表现为线性工作模式,开关输出峰值电压为0.8mV.分析表明,开关对波长为1553nm触发激光脉冲表现出的弱光电导现象起因于半绝缘GaAs材料EL2深能级的作用.     

同轴结构快Marx发生器设计及实验

设计了一种紧凑型同轴结构快前沿Marx发生器,该发生器采用3.3 nF陶瓷电容器作为储能电容,用螺旋形空芯电感作为充电电感,通过各级气体火花开关迅速放电在负载上产生电压脉冲。为使整个Marx发生器结构紧凑,将电容器、气体开关、充电及隔离电感设计为同轴一体化结构,并放置在一个密封的金属圆筒内,通过充氮气和六氟化硫的混合气体来绝缘。采用理论及电路模拟的方法,分析了开关导通状态、分布电容、回路电感等因素对输出波形的影响。Marx发生器的基本运行参数为：十二级Marx发生器在负载50 Ω时输出电压150 kV,开路电压达240 kV,负载输出波形脉冲宽度25 ns,上升时间约10 ns,脉冲功率源能量为7.9 J。     

用1553nm激光脉冲触发GaAs光电导开关的研究

用15 5 3nm飞秒光纤激光器触发半绝缘GaAs光电导开关的实验表明,当光电导开关处于3 33～10 3kV/cm的直流偏置电场并被脉冲宽度2 0 0fs且单脉冲能量0 2nJ的激光脉冲照射时,开关表现为线性工作模式,开关输出峰值电压为0 8mV .分析表明,开关对波长为15 5 3nm触发激光脉冲表现出的弱光电导现象起因于半绝缘GaAs材料EL2深能级的作用.     

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.     

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。