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光导开关特性及其应用研究

作　者: 吴欣
导　师: 石顺祥
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 物理电子学
关键词: 光导开关时域有限差分方法(FDTD) 超宽带天线
分类号: TN25
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 31次
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内容摘要

光导开关(PCSS)具有极其优良的特性,在高功率超宽带脉冲产生领域和超快电子学等众多领域中有着极其广泛的应用前景。GaAs光导开关与Si光导开关相比,具有响应速度快、转换效率高、耐高压的能力强,尤其是它除了可以按常规的线性模式工作外,还存在一种高增益的非线性工作模式,这种模式可使PCSS导通的光能比常规模式降低3-5个数量级,从而为PCSS器件的小型化,实用化,集成化提供了实现的可能性。然而迄今为止,尚没有一种比较完善的模型能够很好的解释PCSS的非线性工作模式,严重的妨碍了其应用潜力的挖掘。针对实际的需要,我们首先对光到开关进行了大量的实验,希望能找到它的规律：然后模拟了喇叭天线的近场的电磁特性。本文主要工作如下：(1)通过分析光导开关的线性和非线性工作模式,归纳出它们各自的特点。(2)进行了的半导体激光器激励的非线性光导开关技术的实验研究,有关半导体激光器激励光导开关的实验研究在国内尚无报道。这有利于小型化、全固态化高功率脉冲产生系统的研究。(3)在实验中我们发现了光生载流子的累加现象,并且分析了当光导开关在性能下降时输出脉冲的变化。(4)通过对时域有限差分法的研究,我们对喇叭天线的近场电磁场辐射特性进行了模拟。上述研究工作对于光导开关技术的实用化具有重要的意义。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 光导开关的发展历史及其现状  7-9
    1.1.1 皮秒光电导性和光导开关  7-8
    1.1.2 光导开关的发展现状  8-9
  1.2 光导开关的应用  9-10
  1.3 本文的研究工作及意义  10
  1.4 本论文的撰写结构  10-12
第二章光导开关的理论  12-19
  2.1 光导开关产生电脉冲的基本工作原理  12-13
    2.1.1 光导开关器件结构  12
    2.1.2 PCSS的基本工作原理  12-13
  2.2 光导开关的两种工作模式  13-18
    2.2.1 光导开关的线性工作模式特性  13-14
    2.2.2 光导开关的非线性工作模式特性  14-17
    2.2.3 光导开关的两种模式之间的差异  17-18
  2.3 本章小结  18-19
第三章光导开关的实验研究  19-26
  3.1 实验装置  19-21
    3.1.1 激励光导开关的激光器选择  19-20
    3.1.2 激光二极管激励的光导开关实验装置  20-21
  3.2 实验研究及其分析  21-25
    3.2.1 光导开关工作在线性和非线性模式下的实验研究  21-23
    3.2.2 光导开关的光生载流子累加的实验研究  23-25
  3.3 本章小结  25-26
第四章时域有限差分(FDTD)方法及其应用  26-38
  4.1 时域有限差分法的发展  26-27
  4.2 有限时域差分(FDTD)方法  27-34
    4.2.1 FDTD基本点及FDTD计算区  27-28
    4.2.2 FDTD公式和基本原理  28-32
    4.2.3 数值稳定性和数值色散  32-34
    4.2.4 吸收边界  34
    4.2.5 外推远区散射场  34
  4.3 时域有限差分方法的应用  34-37
  4.4 本章小结  37-38
第五章喇叭天线的数值模拟  38-46
  5.1 FDTD的吸收边界  38-40
  5.2 近-远场变换  40-42
  5.3 喇叭天线的模拟  42-45
  5.4 本章小结  45-46
第六章结束语  46-47
致谢  47-49
参考文献  49-53
在读期间的研究成果  53-54

光导开关特性及其应用研究

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