[发明专利]双层微带线光导超短电脉冲产生器

说明书

本发明是“高效光导超短电脉冲产生器”专利申请的分案申请。原申请日：920909，原申请号：92110721.8。

本发明属于光电子技术电脉冲产生器。

现有的光导超短电脉冲产生器是由美国人Auston在1975年提出的(D.H.Auston，Appl.Phys.Lett.，Vol.26，No.3，1975)，它是利用超短光脉冲照射微带线型光导开关来产生超短电脉冲的，如图4所示。这种脉冲产生器的负载电阻等于微带线的特性阻抗，即R_L＝Z₀。根据传输线理论，在理想光导开关情况下，输出电压为：式中，L是成形微带线长度，U是电磁波在微带线中的传播速度。由该式可见，这种电路产生的超短电脉冲幅值最大只能等于偏置电源电压的一半，即最大电压转换效率η＝[Vout(t)]max/V为50％。这种低转换效率的超短电脉冲产生器在实际应用中存在不少问题，主要有：1)在要求输出电压幅值一定的情况下，偏置电压的数值要求很高，这就增加了电源的成本和装调的复杂性。2)因光导开关上的电压太高，由于暗电导引起的热损耗增大，会使器件损坏。针对上述问题，为了提高光导超短电脉冲产生器的电压转换效率，人们进行了深入的研究。1982年，美国马里兰大学的C.S.Chang从原理上将Blumlein电路的思想引入到同轴电缆超短电脉冲产生器中(Appl.Phys.Lctt，Vol.41，No.5，1982)，这种脉冲产生器在理想情况下输出脉冲的幅值等于偏置电源电压，最大电压转换效率可以达到100％。但是同轴线的结构形式在实际应用中仍然存在不少问题，例如：1)园盘形光导开关的环形电极与光照而不同面，对光导开关导通能量的要求会很高；2)同轴线的电场不均匀，尺寸不能太小，否则容易击穿。并且，同轴线结构的加工、制造复杂，难以小型化、集成化；3)同轴线的高频响应较差，影响了脉冲波形的质量。

本发明的任务是：提供一种光导超短电脉冲产生器，它既能有很高的电压转换效率，又能提高输出超短电脉冲的波形质量，还有体积小，易集成，便于推广使用等优点。

本发明主要包括偏置电源，负载电阻和电脉冲产生电路。其技术关键是对其中的电脉冲产生电路采用了微带线型光导开关Blumlein电路，即根据Blumlein等效电路，设计其微带线的导体带，光导开关和接地板。当超短光脉冲照射到光导开关上时，通过电脉冲产生电路的作用，在输出负载上产生高效率的超短电脉冲。

以下结合附图详细说明本发明的结构原理。

图1是本发明的等效电路图

图2是本发明的结构图

图3是图2的下层结构图

图4是现有技术结构图

图1中V是偏置电源，R_g是限流内阻，R_L是负载电阻，K是开关，Z₀是长度为L的两个传输线的特性阻抗，且R_L＝2Z₀。