專利名稱：光導(dǎo)開關(guān)電脈沖產(chǎn)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于光電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生器。
現(xiàn)有的光導(dǎo)超短電脈沖產(chǎn)生器是由美國人Auston在1975年提出的(D.H.Auston，Appl.Phys.Lett.，Vol.26，No.3，1975)，它是利用超短光脈沖照射微帶線型光導(dǎo)開關(guān)來產(chǎn)生超短電脈沖的。這種脈沖產(chǎn)生器產(chǎn)生的超短電脈沖幅值最大只能等于偏置電源電壓的一半，即最大電壓轉(zhuǎn)換效率為50％。這種低轉(zhuǎn)換效率的超短電脈沖產(chǎn)生器在實際應(yīng)用中存在不少問題，主要有1)在輸出電壓幅值一定的情況下，偏置電壓的數(shù)值要求很高，這就增加了電源的成本和裝調(diào)的復(fù)雜性。2)因光導(dǎo)開關(guān)上的電壓太高，由于暗電導(dǎo)引起的熱損耗增大，而會使器件損壞。針對上述問題，為了提高光導(dǎo)超短電脈沖產(chǎn)生器的電壓轉(zhuǎn)換效率，人們進(jìn)行了認(rèn)真的研究，1982年美國馬里蘭大學(xué)的C.S.Chang從原理上將Blumlein電路的思想引入到同軸電纜超短電脈沖產(chǎn)生器中(見Appl.Phys.Lett.，Vol.41，No.5，1982)，這種脈沖產(chǎn)生器在理想的情況下輸出脈沖的幅值等于偏置電源電壓，最大電壓轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到100％。但是同軸線的結(jié)構(gòu)形式在實際應(yīng)用中仍然存在不少問題，其中1)圓盤形光導(dǎo)開關(guān)的環(huán)形電極與光照面不同面，對光導(dǎo)開關(guān)導(dǎo)通能量的要求會很高；2)同軸線的電場不均勻，尺寸不能太小，否則容易擊穿，并且，同軸線的結(jié)構(gòu)加工、制造復(fù)雜，難以小型化、集成化；3)同軸線的高頻響應(yīng)較差，影響了脈沖波形的質(zhì)量。
本實用新型的任務(wù)是提供一種光導(dǎo)超短電脈沖產(chǎn)生器，它既能有很高的電壓轉(zhuǎn)換效率，又能提高輸出超短電脈沖的波形質(zhì)量，還有體積小，易集成，便于推廣使用等優(yōu)點。
實現(xiàn)本實用新型的技術(shù)特征主要是在光導(dǎo)開關(guān)電路器件中采用了微帶結(jié)構(gòu)技術(shù)，同時引入了Blumlein電路的設(shè)計思想。
附圖是本實用新型的實施例。


圖1是本實用新型的一種實施例的整體結(jié)構(gòu)圖。它是由光導(dǎo)開關(guān)AB和微帶線Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ組成的。B區(qū)為上、下兩層微帶線Ⅰ和Ⅱ，CD區(qū)是與之串聯(lián)的另一微帶線Ⅲ，因此又稱為雙層微帶結(jié)構(gòu)的光導(dǎo)超短電脈沖產(chǎn)生器。圖1中的〔1〕是光導(dǎo)開關(guān)，〔2〕是上層微帶線Ⅰ的導(dǎo)體帶，〔3〕是微帶線Ⅲ的導(dǎo)體帶，〔4〕是微帶線中的介質(zhì)，〔5〕是微帶線Ⅱ、Ⅲ的接地板，〔6〕是微帶線Ⅰ的接地板、微帶線Ⅱ的導(dǎo)體帶。在微帶線的設(shè)計中，微帶線Ⅰ按通常的微帶線結(jié)構(gòu)設(shè)計導(dǎo)體帶，使Ⅰ的特性阻抗Z01＝25Ω，Ⅰ的接地板寬度為導(dǎo)體帶的3倍，并作為下微帶線Ⅱ的導(dǎo)體帶。微帶線Ⅱ的介質(zhì)厚度應(yīng)適當(dāng)設(shè)計，以保證Ⅱ的特性阻抗Z02＝25Ω。微帶線Ⅰ、Ⅱ的幾何長度(即BC區(qū)長度)，在同一介質(zhì)情況下相等。例如，在脈沖成形電路中微帶線長度1應(yīng)滿足Δt＝21／v關(guān)系式，式中Δt為所要求的成形脈沖寬度，v為微帶線中電磁波的傳播速度。微帶線Ⅲ在微帶線Ⅰ、Ⅱ確定了介質(zhì)厚度的情況下，按微帶線的結(jié)構(gòu)設(shè)計導(dǎo)體帶，使Ⅲ的特性阻抗Z03＝50Ω。為了保證微帶線Ⅰ、Ⅱ與Ⅲ之間的匹配，Ⅰ與Ⅲ的導(dǎo)體帶寬度應(yīng)有一個適當(dāng)?shù)倪^渡段。光導(dǎo)開關(guān)〔1〕的一個電極與微帶線Ⅰ的導(dǎo)體帶〔2〕串聯(lián)，另一個電極經(jīng)過介質(zhì)側(cè)壁與〔6〕相連。偏置電源V通過限流電阻Rg(或電感)跨接在〔5〕和〔6〕之間。負(fù)載電阻RL(50Ω)跨接在〔3〕和〔5〕之間。
圖2是器件下層bc部分的結(jié)構(gòu)圖。圖中〔5〕是微帶線Ⅱ、Ⅲ的接地板，〔6〕是微帶線Ⅰ的接地板、微帶線Ⅱ的導(dǎo)體帶。
圖3是本實用新型的等效電路原理圖。圖中Z0是長度為1的兩個傳輸線的特性阻抗，2Z0是輸出傳輸線的特性阻抗。
圖4a、4b提供了本實用新型的另一種實施例，即單層微帶結(jié)構(gòu)的光導(dǎo)超短電脈沖產(chǎn)生器。它的器件電路結(jié)構(gòu)包含兩個等長度(為1)的微帶線Ⅰ′和Ⅱ′，其特性阻抗均設(shè)計為Z0＝25Ω，兩者之間串聯(lián)一個50Ω的負(fù)載電阻或特性阻抗為50Ω的雙線傳輸線。圖中〔7〕為光導(dǎo)開關(guān)，〔8〕為微帶線Ⅰ′的導(dǎo)體帶，〔9〕為微帶線Ⅱ′的導(dǎo)體帶，〔10〕為微帶線Ⅰ′、Ⅱ′的接地板，〔11〕是雙線傳輸線。
本實用新型的主要優(yōu)點是(1)在理想情況下(即光導(dǎo)開關(guān)的導(dǎo)電電阻為0，電極為歐姆接觸，且無其它電路損耗)，可以實現(xiàn)100％的電壓轉(zhuǎn)換效率；(2)微帶型結(jié)構(gòu)的分布參數(shù)與同軸線結(jié)構(gòu)相比，其影響較小，可以提高帶寬，降低輻射，產(chǎn)生更短的電脈沖和提高脈沖波形的質(zhì)量；(3)本實用新型的結(jié)構(gòu)尺寸可以橫向壓縮，便于小型化，集成化，因此可以在各種實際應(yīng)用的微帶型光導(dǎo)開關(guān)器件中得到推廣。
權(quán)利要求1.一種采用了光導(dǎo)開關(guān)的光導(dǎo)開關(guān)電脈沖產(chǎn)生器，其特征在于a.采用了微帶線Ⅰ、微帶線Ⅱ和微帶線Ⅲ組成的微帶線結(jié)構(gòu)，微帶線Ⅰ、微帶線Ⅱ為上、下重疊裝置的兩層，在同一介質(zhì)情況下其幾何長度相等，微帶線Ⅲ與微帶線Ⅰ、Ⅱ串接，微帶線Ⅰ的接地板寬度為其導(dǎo)體帶的3倍，并作為微帶線Ⅱ的導(dǎo)體帶，微帶線Ⅲ的導(dǎo)體帶與微帶線Ⅰ的導(dǎo)體帶連接，兩者之間在寬度上有過渡段，微帶線Ⅲ的接地板與微帶線Ⅱ的接地板相連，微帶線Ⅰ與微帶線Ⅱ的特性阻抗相等，微帶線Ⅲ的特性阻抗為微帶線Ⅰ、Ⅱ特性阻抗之和；b.采用了兩個等長度、特性阻抗相等、共接地板的微帶線Ⅰ′和Ⅱ′，在微帶線Ⅰ′和Ⅱ′，在微帶線Ⅰ′和Ⅱ′的導(dǎo)體帶之間串聯(lián)一個電阻值等于該二微帶線Ⅰ′和Ⅱ′特性阻抗之和的負(fù)載，或串聯(lián)一個特性阻等于該二微帶線Ⅰ′和Ⅱ′特性阻抗之和的雙線傳輸線。
專利摘要本實用新型高效光導(dǎo)超短電脈沖產(chǎn)生器屬于光電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生器。本實用新型的主要技術(shù)特征是在光導(dǎo)開關(guān)電路器件中采用了微帶型結(jié)構(gòu)，并引入了Blumlein電路的設(shè)計思想，因而本實用新型可以在理想情況下使電壓轉(zhuǎn)換效率達(dá)到100％，且具有脈沖波形質(zhì)量較高，尺寸小，便于集成化，容易在微帶型光導(dǎo)開關(guān)器件的不同應(yīng)用中得到推廣等特點。
文檔編號H03K3/02GK2132343SQ9223367
公開日1993年5月5日 申請日期1992年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月14日
發(fā)明者石順祥, 鮑吉龍, 詹玉書, 楊德順 申請人:西安電子科技大學(xué)