在超短脉冲作用下Cr掺杂GaAs的光电导性与微微秒光电子开关

利用高阻半导体在超短光脉冲作用下的光电导性可以获得超短电脉冲,这种光电器件的上升时间快,精度高,无抖动,可直接产生数千伏高压,在微微秒技术中有许多重要应用。 本实验中,利用一台被动锁模Nd:YAG激光器,经过单脉冲挑选,放大和倍频得到1.06微米和0.53微米的单个微微秒脉冲,脉冲的能量可以在10~(-7)到10~(-3)焦耳范围内变化,并用一台高灵敏硅光电池探测器来监测每个脉冲的能量,用Cr掺杂高阻GaAs材料做成微微秒光电子开关,用快响应示波器测量开关输出电脉冲的幅度和脉宽。     

80MW光电导功率开关

以往利用高电阻率光电导半导体由短激光脉冲激励,已产生微微秒上升时间的电脉冲,其中电压高达10kV,电流达100A。文中用光电导功率开关(PCPS)已在25Q负载内产生1.8kA电流脉冲,其上升时间小于5ns,脉宽为200ns。PCPS用作高功率脉冲开关的优点是,结构十分简单,可按比例放大,用光学方法控制。从理论上讲,用单个器件就能开关兆伏(100kV/cm)和兆安(20kA/cm)级电脉冲,而     

微微秒高功率开关及其应用

使用在高电阻率半导体中激光感生光电导以产生与微微秒光脉冲同步的髙功率电脉冲，这一技术已获得了许多新的重要应用。这些应用包括无抖动条纹相机的操作，微微秒时间尺度的主动式脉冲整形，主动式预脉冲抑制，以及最近的微微秒微波脉冲的产生和主动锁模。此外，当前已证实，一种新的光电子开关技术能使灵敏度提高超过纯光电导开关。在这种应用中，激光感生的一万五千电子伏的光电子微微秒脉冲，被用作产生具有微微秒上升时间同步电信号的半导体开关的激励源。本文评述这些应用，包括最新发展并对微微秒光电子开关胜过普通光电子开关的一些优点予以评价。     

激光器中产生长度可变的亚毫微秒脉冲

本文叙述Q突变激光器输出脉冲的改进了的整形系统。采用这个系统,已经产生半峰值宽度小于250微微秒的光脉冲。由于采用了附加光路,使最初的Q开关和最终成形脉冲之间的峰值强度只有较小程度的降低。激光触发火花隙被用作产生上升时间小于180微微秒的控制电脉冲。本文叙述光孔径为5毫米和电上升时间为74微微秒的普克尔盒的设计。     

微微秒Al_xGa_(1-x)As双异质结激光器

用宽度为300微微秒的电脉冲驱动质子轰击条形的Al_xGa_(1-x)As双异质结激光器,产生12微微秒光脉冲。并已经用来检测快速光电二极管的响应速率。     

与0.53微米光脉冲高精度同步的0.6328微米短脉冲的产生

用锁模激光辐照半导体,利用光电导效应,可以产生与光同步的短电脉冲,再用电脉冲驱动普克尔盒又可以获得同步的光脉冲.由于光电导和电光效应无抖动,并有极快的响应,所以,用这种方法获得的两束光之间的先后起伏,主要由辐照半导体的激光的强度和波形的不稳定而决定,同步精度可达微微秒.本实验是用0.53微米锁模激光控制的GaAs高速光电子开关,驱动行波普克尔盒来获得高精度同步的0.6328微米激光的调制讯号输出.     

触发光脉冲对光电导开关响应速度的影响

实验测试了触发光脉冲对光电导开关响应速度的影响;建立了满足光导开关触发光脉冲参量的光生载流子速率方程,并模拟出光生载流子浓度随触发光脉冲、脉冲宽度的变化规律,分析了光脉冲对光电导开关响应速度的影响及引起输出电脉冲上升沿变化的原因.     

硅光电开关应用之一——隔离比和信噪比的测量

根据微微秒脉冲作用半导体的光电特性,我们已成功地研制了几种开关元件,它的上升时间、光电灵敏度、抖动等,优越于其他开关元件。 利用硅光电开关,对锁模选脉冲开关的隔离比和激光信噪比进行测量,显示了测量方法简便、可靠和灵敏度高的优点,并且能够测出微小光信号的具体能量值。 报告分为三部分。首先介绍硅开关结构及光电特性的简单计算和测量。算得在微小光能～10微焦耳照射时,可流过电流达～10安培,而实验测得硅开关在10微焦耳光能下,电导通已接近饱和,证实了硅开关的光电灵敏特性。实验中详细测得其光电特性曲线,同时拍得开     

微微秒光导开关及其应用

高速光导开关是七十年代中期发展起来的一种半导体器件。利用微微秒激光脉冲和这种新颖器件,可以产生微微秒电脉冲,测量微微秒光、电脉冲,检测各种材料和器件的瞬态特性,也可以产生和控制几个GHz至毫米波段的超短脉冲。这种正在发展的光电子学方法,噪声低、抖动小、组成线路的频率范围可以从几百兆赫提高到几兆兆赫,成为微微秒光电子学的重要组成部分。本文将扼要介绍光导开关的工作机理及其几种典型应用,讨论了它的优缺点和发展前景。     

超高速硅开关

能够产生微微秒光脉冲的锁模振荡器进展很快,现在已经得到了稳定性和重复性很好的微微秒脉冲(功率稳定度±3％)。随着微微秒激光器的发展,现在正在研制能产生与这种光脉冲同步的各种超高速电脉冲开关元件。以前常用激光触发火花隙做开关元件。最近则研制并应用了触发管、雪崩晶体管和介质开关等。激光触发火花隙和触发管     

基于GaAs光电导开关的超宽带微波源

报道了用飞秒激光脉冲触发GaAs光电导开关产生超短电磁脉冲辐射超宽带电磁波的实验结果,分析了超短电脉冲串经宽带天线的辐射特性.在接收端获得了上升时间200ps、脉冲宽度500ps、重复频率82MHz的超短电脉冲串和经宽带天线辐射的超宽带电磁波波形,其电磁波频谱覆盖4.7MHz～14GHz.     

电光开关用快速火花隙

本文介绍多通道激光触发火花隙(LTSG)的结构和某些工作特性。能够在工作电压至10千伏的五个信道中实现瞬时亚毫微秒开关,它做为脉冲普克尔盒理想的主开关,这在大的激光振荡-放大器系统中控制脉冲波形和隔离是必要的。 LTSG如在10千乇N_2中工作,上升时间小于300微微秒。和快速普克尔盒开关结合,就能可靠地开关从Q开关激光器输出的脉宽小于500微微秒的光脉冲。结果表明,压力较高,上升时间缩短,可以开关～100微微秒光脉冲。     

用光电导开关产生超宽带电磁辐射的研究

用全固态绝缘结构的横向型半绝缘GaAs光电导开关,在高重复频率飞秒激光脉冲触发下产生超快电脉冲串,经过微带同轴过渡连接至宽带微波天线进行了超宽带电磁辐射和接收的实验,测试了辐射波形及频谱分布,得到了上升时间为200ps、脉宽500ps、重复频率82MHz、辐射频带宽度达6.0GHz以上的电磁波,分析了用光电导开关进行宽带辐射的机理和特性.     

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.     

小型高速光开关

日本中部大学和日本电报公司研制出利用光学时分复用(TDM)技术的小型、简便光开关和波长变换方式.它是将吸收型半导体光调制器和高速光电元件组合,用40 Gbit/s的光脉冲序列成功地分离出10 Gbit/s的光信号. 这是通过把量子阱结构、低压驱动的半导体光调制器和日本电报电话公司研制的高速高饱和输出的单飞越载流子光电二极管组合而实现的.光电二极管能够用光脉冲产生2 Vp-p的电脉冲,然后将输出作为驱动电压使光调制器工作. 调制的机理是首先在光电二极管上照射一定频率的脉冲光,产生用通常电学法不可能达到的窄电脉冲.将这个脉冲加到光调制器上,透过该调制器的光脉冲信号利用吸收型调制器特有的非线性进行调制.今后还要进行100 Gbit/s级信息处理器件的研制.     

皮秒激光脉冲触发下光电导开关响应时间的理论计算

本文采用计算机数值分析的方法,分析了激光脉冲的能量、宽度、半导体对光的吸收系数、半导体的表面复合、体复合以及俄歇复合等因素对光电导开关响应时间的影响。结果表明,光电导开关的响应虽然很快,但与光脉冲并不完全同步,而有一个短的时间滞后。     

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。     

激光控制光电子开关产生的电脉冲激励半导体激光器产生超短光脉冲

最近,Kobayaashi等报导了用短电脉冲激励半导体激光器获得了超短光脉冲输出.而用锁模超短脉冲激光器驱动的半导体光电子开关能产生超短同步电脉冲.这里介绍的是用激光驱动的超快速开关产生的短电脉冲激励半导体激光器,得到同步的变频超短光脉冲的结果.     

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.     

GaAs激光器的微微秒脉码调制

贝耳实验室已研制成一种使激光二极管以十分之几亳微秒的间隔发射脉冲的新技术。据说使一个双稳态耿氏效应开关与一个GaAs双异质结激光器相串接,当激光高能态与低能态之间出现脉冲编码开关作用时,获得的激光强度上升时间下降到200微微秒,下降时间下降到400微微秒。