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用光电导开关产生超宽带电磁辐射的研究

作　者: 纪卫莉
导　师: 施卫
学　校: 西安理工大学
专　业: 物理电子学
关键词: 半绝缘GaAs光电导开关超宽带微波光激发电荷畴包迹
分类号: TN29
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 181次
引　用: 2次
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内容摘要

半导体光电导开关(简称PCSS’s)作为一种新型的高功率超宽带电磁脉冲源,具有传统开关不能比拟的优点,其产生的线性电磁脉冲上升前沿为亚纳秒或皮秒量级、相对带宽超过25%,用宽带天线发射时其频谱可以从几十MHz伸展到儿GHz乃至几十GHz。而且光电导开关具有可以用较低能量的光脉冲激励和具有高增益特性的优点,从而使制成全固态化的微型高功率超宽带微波脉冲产生器系统成为可能。然而,当开关工作于线性模式时,开关的输出电脉冲的宽度与偏置电压和触发条件的关系、开关的转换效率与触发条件及偏置电压确切关系还需进一步研究。另外,非线性模式下的辐射还未见有报导;用以解释非线性模式的光激发电荷畴理论尚需进一步的完善。本论文对半绝缘GaAs光电导开关产生超宽带电磁辐射的机理及测试结果进行了分析研究,结合线性模式下的实验,主要分析了影响光电导开关产生超快电磁脉冲的时间特性的因素,并且对频域特性和时域特性之间的关系进行了分析,得出输出电脉冲的频宽主要决定于电脉冲的上升沿和下降沿,电脉冲上升沿决定频谱的高频部分,其下降沿决定频谱的低频部分。实验中获得了国内同类型开关最好的实验结果。对触发光、开关结构及开关材料对脉冲时域的影响进行理论模拟和分析,分析表明在高偏置电压工作的情况下,为了提高输出电脉冲幅值和上升速率,应使开关工作在饱和状态下,激励光脉冲应尽量窄;深能级的引入有效的减小了材料载流子寿命,使脉宽更窄。窄间隙开关使脉冲在不损失上升时间的前提下,辐射效率相

全文目录

1 概述  11-22
  1．1 引言  11
  1．2 超快带技术概述  11-16
    1．2．1 超宽带定义及特点  11-14
    1．2．2 超宽带脉冲源  14-15
    1．2．3 超宽带脉冲天线  15-16
  1．3 光电导开关  16-20
    1．3．1 发展历史及特点  16-18
    1．3．2 光电导开关的基本结构  18-19
    1．3．3 光电导开关的工作模式  19-20
  1．4 论文的主要研究内容  20-21
  1．5 小结  21-22
2 光电导开关产生超宽带辐射的工作机理  22-32
  2．1 横向光电导开关的基本结构  22
  2．2 半绝缘GaAs材料  22-24
  2．3 横向光电导开关的设计  24-27
    2．3．1 电极的设计  24-26
    2．3．2 传输线的设计  26
    2．3．3 开关的绝缘封装  26-27
  2．4 光电导开关产生超宽带脉冲的工作机理  27-31
    2．4．1 半导体的光导效应  27-28
    2．4．2 光电导开关产生超宽带脉冲的工作机理  28-31
  2．5 小结  31-32
3 线性模式下的时域特性及辐射  32-47
  3．1 开关测试实验  32-33
  3．2 验结果及分析  33-35
  3．3 影响脉冲特性的几个参量  35-41
    3．3．1 激励光对脉冲前沿的影响  35-39
    3．3．2 材料深能级对脉冲特性的影响  39-41
  3．4 线性模式下的辐射实验及实验分析  41-45
    3．4．1 线性模式下的辐射试验  41-43
    3．4．2 实验结果分析  43-45
  3．5 小结  45-47
4 非线性模式下的辐射实验  47-59
  4．1 光激发电荷畴理论  48-54
    4．1．1 基本理论描述  48-49
    4．1．2 定量描述和实验验证  49-54
  4．2 非线性工作模式实验及该模式下辐射  54-55
  4．3 实验结果分析  55-57
  4．4 小结  57-59
5 结论  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-67
附录  67

用光电导开关产生超宽带电磁辐射的研究

内容摘要

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