研究了高增益砷化镓光导开关中电流丝的自发辐射能量。从砷化镓光导开关中电流丝的非平衡载流子复合出发, 导出了电流丝的自发辐射能量公式，建立了电流丝自发辐射的理论模型。在电流丝达到稳定状态的条件下，计算了电流丝一端的辐射波长为875 nm和四个峰值波长的自发辐射能量，其中峰值波长890 nm的最大光输出能量与实验观察结果吻合，合理解释了电流丝的自发辐射现象，对应用这个模型计算其他辐射波长的光输出能量给予了支持，为进一步深入定量分析电流丝辐射的光致电离效应奠定了基础。

在砷化镓样品的自发辐射现象中引入了辐射复合系数的一般概念。对于高增益砷化镓光导开关中流注的自发辐射现象，依据求简单平均值的方法和归一化条件，近似确定了平均辐射复合系数为(883)≈0.1125。导出了各辐射波长的辐射复合系数与平均辐射复合系数之间的关系，计算了辐射波长为890 nm的辐射复合系数值为η(890)=0.1182，代入该值计算的最大光输出能量与实验观察结果吻合，证明该近似方法及其结果是合理的。

分析了高增益本征砷化镓光导开关(PCSS)中的几个重要参量,研究了光导开关的物理机制,发展了以畴电子崩(DEA)为基础的流注理论。提出了畴电子崩的3个必要条件:初始载流子密度nLD≥3×1015 cm-3,耗尽层的空穴密度和积累层的电子密度至少其中之一能够超过畴电子崩的阈值ncs,非平衡载流子密度区域沿电场方向的特征长度ΔZ必须大于畴电子崩转变为局域流注时的生长畴宽度b。揭示了流注的光致电离效应产生的局域平均载流子密度的上限大约为1017 cm-3·ps-1,能够为后代生长畴提供的初始载流子密度为3×1015≤n(t＝0)＜1017 cm-3;流注的传播速度范围大约为2.97×108≤vpro≤6.21×109 cm/s。理论分析结果与实验观察一致。

研究了光致电离在高增益本征砷化镓(GaAs)光导开关(PCSS)中的效应。在高增益本征砷化镓光导开关中,各级流注发展由三个过程组成：光致电离、畴电子崩(DEA)和载流子碰撞电离雪崩生长。光致电离在本征砷化镓绝缘区中产生局部高载流子密度区域,提供了允许畴存在的局域环境。光致电离包括激光触发和流注的复合辐射两种情形。分析了光导开关的最优触发激光条件。通过计算机数值模拟,计算了在距离流注表面y≤30 μm的范围内,平均光生载流子密度n(t=0)乘以该局域的特征尺度满足偶极畴成核条件：n(t=0)·y>1012 cm-2;探讨了流注的复合辐射在流注周围产生非平衡载流子的规律;发现了触发区域沿电场方向的长度阈值LEC,触发区域的特征长度LE必须满足条件：LE≥LEC。

入射光脉冲波长为1064nm时,GaAs光导开关上的直流电场强度为103V/cm。讨论了恒定光强和高斯光强时,GaAs杂质吸收载流子浓度随时间变化;将高斯光强时的模拟结果同实验相比较,二者吻合很好。