研究目的
在高压微波功率条件下测试纳秒级半导体腔体开关与亚太赫兹回旋管的性能，并为微波功率极限提供理论估算。
研究成果
纳秒级半导体开关能够承受高达空气击穿强度的强微波功率而不受损，其清洁效应使谐振特性得到改善。理论估算与实验结果相符，证实该开关适用于太赫兹以下频段雷达和核磁共振波谱仪等应用中的高功率回旋管。
研究不足
实验因高功率下的过热和放电风险而受限，无法进一步升级。测量误差和校准问题可能影响精度，尤其在低功率状态下。功率降低的理论近似值因加热机制不同而引入误差。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用连续波（CW）和脉冲回旋管对纳秒级半导体开关进行应力测试。理论建模基于麦克斯韦方程组，并采用带无分裂完全匹配层（UPML）边界条件的改进时域有限差分法（FDTD）。
2：样本选择与数据来源：
开关原型设计用于220-330 GHz频段，使用砷化镓（GaAs）半导体板。实验在约300 GHz的回旋管下进行。
3：实验设备与材料清单：
设备包括CW和脉冲回旋管、激光驱动器、波导（WR3标准）、能量收集喇叭以及插入损耗测量装置。材料包括GaAs半导体板和黄铜谐振腔壁。
4：实验流程与操作步骤：
开关暴露于不同功率和持续时间的回旋管微波辐射下，测量辐照前后的插入损耗。使用激光脉冲进行驱动和对比，记录共振深度和频率偏移数据。
5：数据分析方法：
通过分析插入损耗曲线观察共振特性变化，利用关联微波与激光加热效应的方程估算理论功率极限。
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gyrotron
Generates coherent microwave radiation for testing the switches
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waveguide
WR3 standard
IEA
Transmits microwave signals in the switch
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flange
UG387
Connects waveguides in the experimental setup
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horn
Collects and directs microwave energy to the switch
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laser
Drives the semiconductor switch by inducing photoconductivity
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semiconductor plate
Active element in the switch that changes conductivity with laser exposure
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