Orientador: Carlos Henrique de Brito Cruz

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin

Resumo: Descrevemos neste trabalho, o desenvolvimento de chaves elétricas fotocondutivas, utilizadas no estudo da geração e aplicação de transientes elétricos de subpicos-segundos. A análise dos transientes elétricos foi feita pela técnica de amostragem eletro-óptica com um cristal de LiTaO3. Esta...

Resumo: Descrevemos neste trabalho, o desenvolvimento de chaves elétricas fotocondutivas, utilizadas no estudo da geração e aplicação de transientes elétricos de subpicos-segundos. A análise dos transientes elétricos foi feita pela técnica de amostragem eletro-óptica com um cristal de LiTaO3. Esta técnica explora as propriedades do laser de pulsos ultra curtos (FWHM £ 100 fs) em 625 nm com uma energia de 0.1 nJ, operando a uma taxa de repetição de 100 MHz, assim como o tempo de resposta quase instantânea ( £ 50 fs) do efeito Pockels. Estas características são imprescindíveis tanto na geração do transiente elétrico rápido em GaAs e InP, quanto na técnica de amostragem de alta velocidade. Obtivemos um dispositivo eletro-óptico com uma largura de banda de 0.78 THz. i.e. um sistema de medida de sinais elétricos com uma resolução de 0.46 ps. A performance deste dispositivo associada a outras vantagens desta técnica, tal como a amostragem de sinais elétricos em circuitos integrados, sem contato com o mesmo, torna-o único no estado da arte de amostragem de sinais elétricos ultra-rápidos. A resolução deste dispositivo permitiu o estudo de efeitos de dispersão sobre um transiente de picossegundo, quando se propaga em microlinhas de transmissão coplanar, monstrando-nos a importância do efeito da dispersão material, para sinais com uma largura de banda próximo de THz. Também estudamos o efeito de "overshoot" que ocorre na resposta de chaves elétricas de GaAs e InP, quando excitados por pulsos ópticos de 100 fs. Mostramos que o efeito se deve principalmente ao efeito de cargas espaciais desenvolvido na chave elétrica

Abstract: We describe in this thesis the development of photoconductive switching technique, utilized in the generation and aplication of the subpicosecond electrical transients. A LiTaO3 crystal was used to sample the electrical signal. The generation of the ultrafast electrical transient with...

Abstract: We describe in this thesis the development of photoconductive switching technique, utilized in the generation and aplication of the subpicosecond electrical transients. A LiTaO3 crystal was used to sample the electrical signal. The generation of the ultrafast electrical transient with GaAs and InP switches and also in the electro-optic sampling techinique, we exploits the properties of the ultrashort pulse laser on 625 nm with 100 MHz repetition rate, as well as the ultrafast response time (£ 100 fs) of the Pockels effect to generate the electrical transient (with GaAs and InP switches) and also in the electro-optic sampling technique. We measured a electrical signal with 0.46 ps rise time, wich corresponds a 0.78 THz bandwidth to eletro-optical sampling system. The electro-optical technique with this performance and the other advantage, e.g. the noncontact sampling of integrated circuits, become this techinique unique in high speed sampling systems. This resolution allowed us the study of dispersion effects on ultrafast electrical signal propagation in coplanar transmission lines, showing the material dispersion effect on the picosecond electrical pulse propagating on transmission lines. We also study the overshoot effect on the electrical response of the picosecond electrical switchs of GaAs and InP, when pumped by a 100 fs pulse laser. We conclude from these measurements that the overshoot effect is caused by the spatial charge developed on the electrical switch