[發(fā)明專利]超快電脈沖發(fā)生與探測(cè)裝置及其使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110435404.3
• 申請(qǐng)日: 2021-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113178220B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張博宇;蔡文龍;肖晨;魏家琦;趙巍勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G11C13/04
• 分類號(hào): G11C13/04;H03K5/01;G01R19/00
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 董驍毅;葉明川

1.一種超快電脈沖發(fā)生與探測(cè)裝置，其特征在于，包括：

激光器，用于產(chǎn)生飛秒激發(fā)光；

電脈沖發(fā)生器，包括：

光電材料層，包括一光控開(kāi)關(guān)區(qū)，所述光控開(kāi)關(guān)區(qū)用于響應(yīng)所述激光器產(chǎn)生的飛秒激發(fā)光，以產(chǎn)生光電流；

絕緣層，形成于所述光電材料層上，其中，所述絕緣層與所述光控開(kāi)關(guān)區(qū)對(duì)應(yīng)的位置存在一開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，使所述光控開(kāi)關(guān)區(qū)部分暴露或完全暴露；

傳輸線，形成于所述絕緣層上，所述傳輸線包括電流傳輸線和至少一條地信號(hào)傳輸線；其中，所述電流傳輸線包括第一段電流傳輸線及第二段電流傳輸線，所述開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)位于所述第一段電流傳輸線與第二段電流傳輸線之間，且所述第一段電流傳輸線及第二段電流傳輸線相對(duì)端分別與所述開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)的相對(duì)邊對(duì)齊；其中，所述第二段電流傳輸線用于引導(dǎo)傳輸所述光電流；

電壓源，與所述第一段電流傳輸線連接，并輸出一偏壓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超快電脈沖發(fā)生與探測(cè)裝置，其特征在于，調(diào)節(jié)所述電壓源輸出的偏壓，可調(diào)節(jié)所述電脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的超快電脈沖的幅值和極性。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超快電脈沖發(fā)生與探測(cè)裝置，其特征在于，所述激光器為：

重復(fù)頻率1-5kHz、脈沖寬度20-250fs、波長(zhǎng)650-1200nm的鈦藍(lán)寶石激光放大器；或

重復(fù)頻率70-100MHz、脈沖寬度20-250fs、波長(zhǎng)650-1200nm的鈦藍(lán)寶石激光振蕩器；或

重復(fù)頻率70-100MHz、脈沖寬度120-250fs、波長(zhǎng)1535-1565nm的光纖激光器。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超快電脈沖發(fā)生與探測(cè)裝置，其特征在于：

所述光電材料層為低溫GaAs、GaAs、InGaAs、InGa(Al)As或InAlAs中的一種或多種的組合；

所述絕緣層為SiO₂；

所述傳輸線為電子束蒸鍍的Ti(0-50nm)/Au(50-500nm)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超快電脈沖發(fā)生與探測(cè)裝置，其特征在于，當(dāng)所述光電材料層為低溫GaAs光電材料層時(shí)，所述低溫GaAs光電材料層由下至上依次包括：

GaAs(100)半絕緣襯底、100-500nm的GaAl_0.8As、1-10nm的GaAs以及0.5-5μm的低溫GaAs。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超快電脈沖發(fā)生與探測(cè)裝置，其特征在于，所述SiO₂絕緣層在所述低溫GaAs上生長(zhǎng)，厚度為10-200nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的超快電脈沖發(fā)生與探測(cè)裝置，其特征在于，還包括：

延遲線，用于將激光器產(chǎn)生的部分飛秒激發(fā)光延遲預(yù)設(shè)時(shí)間，使產(chǎn)生的探測(cè)光聚焦在電流檢測(cè)裝置的探針針尖上；

其中，所述預(yù)設(shè)時(shí)間是根據(jù)所述電流檢測(cè)裝置的探針針尖在第二段電流傳輸線上的位置以及電流脈沖到達(dá)該位置的時(shí)間確定的。

8.一種使用權(quán)利要求1所述的超快電脈沖發(fā)生與探測(cè)裝置產(chǎn)生超快電脈沖的方法，其特征在于，包括：

在第一段電流傳輸線上設(shè)置一電壓值在預(yù)設(shè)閾值范圍內(nèi)的偏壓；

將激光器產(chǎn)生的飛秒激發(fā)光通過(guò)絕緣層開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)輻照至光電材料層的光控開(kāi)關(guān)區(qū)，產(chǎn)生電脈沖；以及

使所述電脈沖沿第二段電流傳輸線輸出。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括：

改變所述偏壓的值，調(diào)節(jié)所述電脈沖的幅值和極性。

10.一種檢測(cè)權(quán)利要求1所述的超快電脈沖發(fā)生與探測(cè)裝置產(chǎn)生的超快電脈沖的電流的方法，其特征在于，包括：

當(dāng)使用所述超快電脈沖發(fā)生與探測(cè)裝置產(chǎn)生超快電脈沖時(shí)，將電流檢測(cè)裝置的探針針尖放置于第二段電流傳輸線上；

利用延遲線將激光器產(chǎn)生的部分飛秒激發(fā)光延遲預(yù)設(shè)時(shí)間，使產(chǎn)生的探測(cè)光聚焦在所述電流檢測(cè)裝置的探針針尖上；

其中，所述預(yù)設(shè)時(shí)間是根據(jù)所述電流檢測(cè)裝置的探針針尖在第二段電流傳輸線上的位置以及電流脈沖到達(dá)該位置的時(shí)間確定的。