利用半导体激光器作为触发源，对砷化镓光导开关进行了实验研究，重点研究了载流子累加效应对开关输出特性的影响。实验结果表明，光导开关的导通机制与内部载流子数的多少直接相关，当开关中的载流子数积累到雪崩碰撞电离条件，开关就会发生非线性导通。采用低能量光脉冲序列触发光导开关，获得了高功率输出，降低了开关非线性导通时的触发光能和偏置电压，对于光导开关的应用具有重要意义。

研究了应用于介质壁加速器的小间隙光导开关在大功率激光二极管驱动下的导通特性。激光二极管产生的激光脉冲中心波长为905 nm,脉冲宽度(FWHM)约20 ns,前沿约3.1 ns,抖动小于200 ps,峰值功率约90 W。所用光导开关为异面电极结构的砷化镓(GaAs)光导开关,电极间隙5 mm,偏置电压为15～22 kV脉冲高压,工作在非线性(高增益)模式。测得光导开关最小导通电阻4.1 Ω,抖动小于1 ns,偏置电压在18 kV时平均使用寿命约200次。

介绍了应用于介质壁加速器的小间隙异面电极结构的光导开关。所用光导开关为异面结构的砷化镓(GaAs)光导开关, 电极间隙5 mm, 偏置电压为15~22 kV脉冲高压, 工作在非线性(高增益)模式, 由半导体激光器产生的脉冲激光触发。脉冲激光的中心波长为905 nm, 脉冲宽度(FWHM)约20 ns, 前沿约3.1 ns, 抖动小于200 ps, 峰值功率约90 W。实验结果表明: 光导开关的偏置电压较低时, 开关寿命较长, 导通性能较差; 偏置电压较高、驱动脉冲激光功率较大时, 开关导通性能较好, 寿命较短。

为了驱动低能重复频率高阻抗X光管, 采用低感陶瓷电容构建了一套电长度约33.5 ns、阻抗约8 Ω的Blumlein型脉冲形成网络(BPFN), 在匹配负载条件下研究了采用GaAs光导开关(PCSS)作为脉冲输出开关时PCSS工作场强、激光触发能量与能量转换效率的关系。实验表明：PCSS截止场强为3.21～4.94 kV/cm, 在工作场强高于20 kV/cm时, 截止场强引起的能量损失对能量转换效率的影响不大; PCSS较高的导通电阻是影响PFN能量转换效率的主要因素, 随着工作场强、激光触发能量的上升, 能量转换效率呈指数上升趋势。

为了在高阻负载上获得高效率的重复频率平顶高压脉冲输出，开展了影响基于光导开关的Blumlein型脉冲形成网络电压传输效率因素的初步实验研究。以陶瓷电容、铝条和GaAs光导开关构成全固态Blumlein型脉冲形成网络(BPFN)，采用气体间隙进行了设计参数的验证实验，在匹配负载上研究了光导开关工作场强、激光触发能量与BPFN电压转换效率的关系。设计的BPFN阻抗7.8 Ω，电长度32.6 ns，实验表明光导开关较高的导通电阻是影响PCSS-BPFN电压传输效率的主要因素。当触发激光能量30.4 mJ，工作场强25.1 kV/cm时，获得电压效率83.2%，相应最小导通电阻1.89 Ω; 在触发激光能量3.5 mJ时，为了使阻抗为7.8 Ω的BPFN在匹配负载上达到75%以上电压传输效率，应至少使光导开关工作场强为25.1 kV/cm，相应最小导通电阻2.88 Ω。

基于时域有限差分法(FDTD)对非线性模式面结构砷化镓光导开关的热传导过程进行了数值模拟。研究了光导开关临界频率与电流丝位置、半径、数量、芯片尺寸、环境温度等参数的关系。研究表明: 临界频率随电流丝半径、数量的增加, 呈指数上升趋势; 临界频率随着电流丝深度、芯片厚度的增加, 呈指数下降趋势; 临界频率在一定范围内随环境温度的增加呈线性下降趋势。

通过研究不同外电路参数条件下半绝缘GaAs光导开关的输出电流波形的差异,分析了外电路电参数对GaAs光导开关导通过程和工作模式的影响。实验开关由600 μm厚的半绝缘GaAs晶片制成,电极间隙为12 mm。使用波长为1 064 nm,5.2 mJ的激光脉冲进行了开关的触发实验。使用皮尔森电流探头测量开关放电电流波形。实验发现储能电容、回路电感等外电路参数对开关放电电流波形存在决定性影响,回路电感影响了导通电流的上升前沿,储能电容对于开关非线性模式的维持起决定作用,储能电容较大时才能够提供非线性模式维持所需的偏置电场。

设计了横向结构的半绝缘GaAs光导开关,开关由600 μm厚的半绝缘GaAs晶片制成,电极间隙为20 mm。在不同的直流偏置电压下,使用波长为1 064 nm、能量为9.9 mJ的激光脉冲触发使开关导通,开关置于0.2 MPa的SF6气体环境中。在施加直流50 kV电压的情况下,使用Rogowski线圈测得开关的最大导通电流为1.1 kA。对实验结果进行分析表明:随着初始偏置电压的升高,回路流过的电荷与电容初始储存的电荷的比值不断提高,但都没有达到100%,即非线性模式下光导开关的关断原因并不是由于外电路的能量已经耗尽。对非本征光电导的情况,计算出开关的通态电阻为2.71 Ω。