线性模式下GaAs光电导开关时间抖动特性研究

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半绝缘GaAs光电导开关具有响应速度快、触发抖动小、重复频率高及功率容量大等优点,因此使其在在超宽带电磁波产生领域、微波领域、超快光电领域以及军事方面有着极其广泛的应用和潜力。在偏置电场低于某一阂值时,光电导开关工作在线性模式下,具有闭合时间短、时间抖动小、低电感等优点。但是单个GaAs开关产生的电流为数千安量级,为了能够提高开关输出电脉冲的强度,以实现对高电压、大电流的实际需求,可以同时触发多个并联的GaAs光电导开关。因此,各个开关之间必须能够实现同步工作,这就要求每个开关的抖动极小,以达到精同步控制的目的。  提出了一种用于测试GaAs光电导开关时间抖动的方法。实验采用一分两束光纤,同时触发两路并联的GaAs光电导开关,通过计算两路输出电脉冲上升沿10%处时间之差,得到单个开关的时间抖动大小。实验中,使用波长为1064nm,脉宽分别为8ns和500ps的激光器为触发光源。开关处于线性工作模式下,每路开关分别用一个储能电容器,开关输出的两路脉冲同步精度良好。当外加偏置电压为3000V时,得到每个光电导开关的时间抖动为16.2ps。当外加偏置电压不变时,开关的时间抖动会随着触发光能量的增大而减小。实验结果表明,偏置电压和触发光能量均会对开关时间抖动造成影响。  本文基于统计的方法,对造成GaAs光电导开关时间抖动特性的原因进行分析,结果表明,载流子输运过程中,由于散射造成载流子运动速度的涨落,以及由于电子和空穴的产生和复合之间的细致平衡,还存在载流子数目n的涨落,是造成光电导开关时间抖动特性的主要原因之一。细致的讨论了偏置电压和触发光能量对GaAs光电导时间抖动的影响。提出了一种用电流涨落大小计算开关时间抖动的方法。为实现更多数目的光电导开关并联触发提供了理论基础。
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