[发明专利]基于光导器件的可调谐超高重频微波产生装置及产生方法

说明书

本发明公开基于光导器件的可调谐超高重频微波产生装置及产生方法，所述装置包括：激光调制模块、微波提取模块；激光调制模块包括宽禁带光导半导体器件、超高重频激光驱动源；微波提取模块包括高压充电电源、微波射频传输结构和超高重频微波辐射输出组件；宽禁带光导半导体器件分别与超高重频激光驱动源、高压充电电源、微波射频传输结构连接，超高重频微波辐射输出组件与微波射频传输结构连接。本发明能够实现频率可调的MHz超高重频电磁脉冲输出，输出的微波信号既可以是宽谱信号，也可以是窄谱信号，同时，提高了光电转换效率，实现了可调谐超高重频电磁脉冲的高效提取，为超高重复频率大功率微波集成系统的研制提供了技术支撑。

技术领域

本发明涉及高功率微波技术领域，特别是涉及基于光导器件的可调谐超高重频微波产生装置及产生方法。

背景技术

参数灵活可调的电磁脉冲产生系统，在军事和民用领域有重要的应用价值。近年来，高功率、高重复频率和更宽参数调谐是高功率电磁脉冲发展的重要方向。其中，主频可调的超高重复频率的大功率射频微波产生系统，在干扰、压制甚至损伤雷达系统、电子战系统、信息数据链路等方面有潜在的应用。目前，基于固态快速开关产生时域冲激窄脉冲，是实现超高重复频率电磁脉冲的一种主要形式。要求开关具有几十ps到几百ps的导通或关断时间。近年来，随着半导体技术和激光技术的发展，利用固态光导器件产生超高重频(重复频率大于100kHz)电磁脉冲获得了更为广泛的关注。

光导半导体器件是脉冲功率技术领域的关键部件之一，用于产生高功率超短ps脉冲。光导器件不仅具有固体器件结构紧凑的优点外，还有其自身独特的优点，如极快的导通时间、极小的时间抖动、极好的同步精度、低导通电感、光电隔离等，尤其是在重复频率方面，光导器件具有很大的发展前景。这些独特的优点使得光导半导体器件在固态紧凑型脉冲功率源、高功率超宽带微波辐射源、介质壁加速器、大型脉冲功率装置的触发系统、太赫兹辐射等脉冲功率研究领域中有着广阔的应用前景。随着科学技术的发展，尤其是光电技术、微波技术和激光技术的崛起，人们对光导半导体器件的响应速度、体积重量、工作精度、功率容量、导通电阻等性能指标提出了更高的要求。

目前，大功率甚至高功率微波的产生方式正在由传统的电真空器件向固态器件转变，采用宽禁带光导半导体产生参数可调的超高重频射频微波是一种全新尝试，具有重要应用前景。在超宽带源和紧凑型脉冲功率系统应用中对比发现，用SiC材料制作的光导半导体器件具有很好的实用性，因为它具有宽禁带、高临界击穿电场、高载流子迁移率、高电子饱和漂移速度、高热导率等诸多优良特性。但目前研究多集中于利用光导器件的快速导通特性直接产生宽谱或超宽谱电磁脉冲(开关振荡器)，输出频谱参数通常固定或难以调节，且无法实现MHz超高重频电磁脉冲输出，无法产生宽谱微波信号，系统光电转化效率较低。由于在高电压大电流条件下，宽禁带光导半导体器件的超高重频工作寿命受到限制；另外，对于导通电阻较大的宽禁带光导半导体器件而言，考虑其与后端输出天线的阻抗匹配，如何合理设计射频传输提取结构也是产生超高重频微波的关键问题，目前并没有一种基于宽禁带光导半导体器件产生可调谐超高重频微波的技术。

因此，亟需一种能够提供可调谐超高重频微波的装置和方法。

发明内容

本发明的目的是提供基于光导器件的可调谐超高重频微波产生装置及产生方法，以解决现有技术中存在的技术问题，能够实现频率可调的MHz超高重频电磁脉冲输出，输出的微波信号既可以是宽谱信号，也可以是窄谱信号，同时，提高了光电转换效率，实现了可调谐超高重频电磁脉冲的高效提取，为超高重复频率大功率微波集成系统的研制提供了技术支撑。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供基于光导器件的可调谐超高重频微波产生装置，包括：激光调制模块、微波提取模块；所述激光调制模块包括宽禁带光导半导体器件、超高重频激光驱动源；所述微波提取模块包括高压充电电源、微波射频传输结构和超高重频微波辐射输出组件；所述宽禁带光导半导体器件分别与所述超高重频激光驱动源、高压充电电源、微波射频传输结构连接，所述超高重频微波辐射输出组件与所述微波射频传输结构连接。