光猝滅-電場(chǎng)調(diào)控下高倍增GaAs光電導(dǎo)開關(guān)工作機(jī)理研究.pdf

1、高功率高重復(fù)頻率超快電脈沖的產(chǎn)生技術(shù)是一系列高科技研究與前沿研究的基礎(chǔ)，在通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗、電磁武器、核爆模擬、激光核聚變、環(huán)境保護(hù)、食品保鮮、材料改性等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。在兼顧高重復(fù)頻率電脈沖的功率和超短脈沖寬度兩個(gè)方面，砷化鎵（Gallium arsenide，GaAs）光電導(dǎo)開關(guān)（photoconductive semiconductor switch，PCSS）因其卓越的性能而被視為最有潛力的超快開關(guān)器件。
　　然而，

2、在高功率高重復(fù)頻率的重大應(yīng)用需求下，GaAs PCSS的線性模式和高倍增模式都存在應(yīng)用上的不足。線性模式下GaAs PCSS能迅速斷開，可以工作于較高的重復(fù)頻率；同時(shí)由于沒有電子的雪崩倍增現(xiàn)象，所以GaAs PCSS的工作壽命高，輸出波形易于調(diào)控。由于線性模式不具備支持電子雪崩倍增的偏置電場(chǎng)條件，也就不具有雪崩倍增效應(yīng)，于是要想獲得髙功率輸出的電脈沖，就需要較大功率的脈沖激光器觸發(fā)GaAs PCSS。但是因?yàn)楦吖β始す馄鞯某杀靖甙?、系統(tǒng)

3、復(fù)雜，制約了GaAs PCSS在脈沖功率領(lǐng)域中更好的發(fā)展。人們關(guān)注到高倍增模式具有比線性模式上升時(shí)間短、所需觸發(fā)光能量低的優(yōu)勢(shì)，這就為利用激光二極管陣列代替復(fù)雜、昂貴的功率激光器觸發(fā)GaAs PCSS提供了有利依據(jù)。但是持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)微秒量級(jí)的鎖定現(xiàn)象限制了GaAs PCSS的最高重復(fù)工作頻率，且電流高度集中成絲大大降低了開關(guān)的使用次數(shù)。
　　本文基于光激發(fā)電荷疇（photo-activated charge domain，PACD

4、）模型，提出了雙光束延時(shí)觸發(fā)下關(guān)斷GaAs PCSS高倍增模式鎖定效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)思路，即利用疇的競(jìng)爭(zhēng)猝滅機(jī)制在一定程度上關(guān)斷輸出電脈沖鎖定效應(yīng)的持續(xù)狀態(tài)。同時(shí)在一定程度上保留相應(yīng)的載流子高倍增機(jī)制。根據(jù)載流子輸運(yùn)規(guī)律，設(shè)計(jì)了雙光束延時(shí)觸發(fā)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，考察了雙光束延遲時(shí)間、延遲觸發(fā)光能和光斑觸發(fā)相對(duì)位置、儲(chǔ)能電容等多個(gè)方面的因素對(duì)關(guān)斷GaAs PCSS高倍增程度的影響規(guī)律。相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雙光束之間合適的延遲時(shí)間可以在一定程度上對(duì)GaAs