JPH01192214A - パルス圧縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、一般に、パルス発生器に関するものであシ、
とりわけ、振幅が大きく、幅の狭いパルスを発生するこ
とができるパルス圧縮装置に関するものである。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕超高速の過渡現
象または帯域幅の極めて高いサンプリング、ミキシング
、または速度／遅延時間テストを含む多くの用途には、
ピコ秒パルスの発生が必要になる。こうした用途では、
パルスは、トリガー、励起信号、または、時間ベース基
単として利用することができる。

ピコ秒パルスは、現在、いくつかの異なる技法で発生す
る。ＰＵＬＳＥ　　ＡＮＤ　　賃ＡｉＦＯＲＭＧＷＮＷ
ＲＡＴＩＯＮ　　ＷＬ−ＴＨ＋、５ＴＥＰ　　ＲＥＣＯ
ＶＥＲＹＤＩＯＤＥＳ　　と題するヒユーレット・パラ
カードのアプリケーション・ノート９１８の場合には、
ステップ・リカバリ・ダイオードを利用して、前縁の極
めて急峻な進行波パルスを発生する。このパルスは、出
力信号が伝送線路からタップされるポイントを越えて、
伝送線路に浦って進行する。この進行波は、次に、逆極
性で反射して、出力タップを越え、結果生じる出力信号
は、進行波パルスの前縁の立上り時間と、パルスが出力
タップから反射ポイントまで進行し、出力タップまで送
り返される往復時間をプラスしたものに等しい幅のパル
スである。この結果、これらのパルスは、一般に、半値
全幅（ＦＷＨＭ）が３５ピコ秒を超える。

これらのパルスは、本質的にステップ・リカバリ・ダイ
オードの少数キャリアの寿命による限界がある。

１９６６年７月のＰｒｏｃ、　ＩＥＥＢ第５４巻９３６
〜９４６頁に掲載された。　Ｗ、　Ｃ，Ｇ、　０ｒｔｅ
ｌによるＴＨＥＭＯＮＯ８ＴＡＢＬＥ　　ＴＵＮＮＥＬ
　　ＤＩＯＤＥ　ＴＲＩＧＧＥＲＣＩＲＣＵＩＴ　　に
は、ステップ・リカバリ・ダイオードの代わりにトンネ
ルダイオードを利用したパルス発生器が提案されている
。あいにく、ステップ・リカバリ・ダイオードを用いた
場合に比べて、得られるパルスの幅は、狭くなる可能性
があるが、出力電圧は、せいぜい数１００ミリボルトで
ある。

１９８６年３月２４日のＡｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅ
ｔｔ　、第４８巻、７５１〜７５３頁に掲載された、Ｍ
、　Ｂ。

Ｋｅｔｃｈｅｎ他によるＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ　　ＯＦ
　５ＵＢＰＩＣＯ８ＥＣＯＮＤ　ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ
　　ＰＵＬＳＥＳ　０ＮＣＯＰＬＡＮＡＲＴＲＡＮＳＭ
ＩＳ８ＩＯＮ　　ＬＩＮＥ８においては、キャリアの発
光（ｐｈｏｔｏ　ｇｅｎｅｒａ　ｔ　ｉｏｎ　）により
て、ピコ秒およびサブピコ秒のパルスが発生するように
なっている。あいにく、この技法の場合、ピコ秒または
サブピコ秒の光励起パルスを発生するには、高価で、高
性能な、かさばるレーザを必要とする。さらに、レーザ
ビームの焦点を回路にあわせるためには、大規模な光学
素子が必要になる。

１９８０年６月１５日のＡｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅ
ｔｔ、第３６巻１００５〜１００７頁に掲載された、Ｓ
、　Ｍ、　ＦａｒｉｓによるＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ　Ａ
ＮＤ　ＭＥＡＳＵＲＥＭＨＮＴＯＦ　　ＵＬＴＲＡＳＨ
ＯＲＴ　　ＣＵＲＲＥＮＴ　　ＰＵＬ８１ＷＩＴＨＪＯ
８ＥＰＨ８ＯＮ　　ＤＥＶＩＣＥＳにおいては、超伝導
ジョセフソン接合テクノロジーを用いて。

ピコ秒パルスが発生する。歴史的に、これには。

超伝導に必要な温度を維持するための高価な装置が必要
とされてきた。室温での超伝導が可能であると思われる
かもしれないが、現在のところは。

単なる将来に対する期待にしかすぎない。

Ｃｏ１ｂｙ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、　Ｉｎｃ、　ｍ
ｏｄｅｌ　ＰＧ５０００Ａパルス発生器が、市販されて
いる一般的なパルス発生器の一例である。この技法では
、ＦＥＴのような能動素子を利用して、入力信号を増幅
し、クリップして、結果生じる波形の高スルーレート部
分だけを残す。これらのパルス発生器は、高価であり、
３５ピコ秒を超える立上り／立下り時間、および、１０
０ピコ秒を超えるパルス幅に制限される。

１９８５年ノＡ　　ＲＥＶＬＫＷ、　Ｉｌｔ、　Ｊ、　
Ｅｊｅ　ｃｔｒｏｎｉｃｓ。

第５８巻６４９〜６６９頁に掲載のり、ＪａｇｅｒＫよ
るｃＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣ８０Ｆ　ＴＲＡＶＥＬ
ＬＩＮＧＷＡＶＥ８　　ＡＬＯＮＧ　　ＴＨＥ　　ＮＯ
Ｎ−ＬＩＮＥＡＲＴＲＡＮＳＭＩ８８ＩＯＮ＋　ＬＩＮ
Ｅ８　　ＦＯＲＭＯＮＯＬＩＴＨＩＣＩＮＴＥＧＲＡＴ
ＥＤ　　ＣＩＲＣＵＩＴＳには、分散パルス圧縮技法が
提案されているが、実施には移されなかった。光パルス
の圧縮と直接類比すると、この方法の場合は、搬送周波
数に比べて、パルスエンベロープをゆるやかに変動させ
る圧縮媒体における分散および非直線性を利用している
。この技法は、搬送波信号を伴わない、パルスの直接電
気圧縮には用いられていない。この技法では、２００ギ
ガヘルツを超える広帯域の周波数を利用しており、関連
するソリトン問題の解決には、非線形シュレーディンガ
一方程式が必要になる。これに対し、本書に提示の直接
パルス圧縮技法は、ｄｃから約１００ギガヘルツの周波
数帯域が必要であり、関連するソリトン問題には、Ｋｏ
ｒｔｗｅｇ−ｄｅ　Ｖｒｉｅｓ方程式が必要になる。

１９８７年１月のＰｉｃｏｓｅｃｏｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎｉｃｓ　ａｎｄＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　
Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓ
ｔ、　１８８〜１９０頁Ｋｊ＠載のり、　Ｈ，Ａｕ５ｔ
ｏｎ。

Ｍ、　Ｃ，ＪｕｓｓおよびＰ−Ｒ，Ｓｍ１ｔｈによるＢ
ＬＥＣ’ｒＲＩＣＡＬ　　ＰＵＬＳＥ　ＣＯＭＰＲＢＳ
８ＩＯＮ　　ＢＹ　　ＴＲＡＶＥＬＬＩＮＧ−ＷＡＶＥ
　ＰＨ０ＴＯＣＯＮＤＵＣＴＩＶＩＴＹの場合は、レー
ザーパルスによって伝送経路に局所的な高コンダクタン
スのスポットが生じ、これによって、可動短絡として有
効に作用する進行波パルスが得られるようになっている
。理論的には、相対論的ドツプラー効果によって、伝送
線路における入射電気パルスが圧縮されるが、この装置
も、やはシ、実行に移されていない。この技術の場合、
外部レーザ源、大がかりな光学素子、および、回折格子
が必要となり、このため、コストおよび複雑さが増して
、モノリシック構造のパルス圧縮装置を製造する妨げに
なる。

集中（ｌｕｍｐｅｄ　）構造またはハイブリ′ツド構造
に比較して、サイズを縮小し、製造コストを低下させ、
非励振回路素子の影響を減少させて、信頼性を向上する
ためには、モノリシック構造としての製造を可能にする
設計を施すことが有利である。

最も重要なのは、モノリシック構造の場合、数ピコ秒は
どの、幅のわずかな電気パルスを発生することができる
点である。また；上述の光学装置およびジ腫セフソン接
合素子に必要な外部レーザ、外部光学素子、および、低
温冷却の全て、またはいずれかについての費用が回避さ
れるのも有利である。

〔発明の目的〕

本発明は振幅が大きく、幅の狭いパルスを発生すること
のできる装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明によれば、非直線性と分散の両方を備えた伝送線
路を用いることによって、電気パルスを直接圧縮するモ
ノリシック設計が提示される。波形のフーリエ解析から
１．前線が急峻なパルスは、パルス立上り時間に匹敵し
得る期間のフーリエ成分を必ず備えていることが分る。

従って、パルスを圧縮するためには、圧縮装置によって
、高周波成分の量が増加しなければならない。この増加
は、このパルス圧縮装置の非線形性によって生じること
になる。

分散性で、非直線性の伝送線路による波の伝搬は、一般
Ｋ、入力の立上シェッジの最初の急勾配（すなわち、衝
撃波の形成）によって特徴づけられ、これは、その後分
解されて、ソＩＪ　トンと呼ばれる安定した孤立波にな
る。非直線性によって、より周波数の高い高調波の発生
に対応する衝撃波の前部が形成される。分散により、こ
れら高調波は異なる速度で伝搬し、さらには、衝撃波の
形成を妨害する（すなわち、急速な立上りエツジを広げ
る）。非直線性と分散の間における動的相互作用は、平
衡が得られるまで続き、これによって、高調波の振幅は
、一定になり、位相速度が等しくなって、ソリトンと呼
ばれる永久輪郭（ｐｅｒｍａｎｅｎｔｐｒｏｆｉｌｅ）
の波が生じることになる。

こうした伝送線路の場合、伝送線路の入力端に注入され
る電気パルスは、一般に、−組のソリトンに分解され、
伝送線路に沿りて、別個に異なる速度で進行する。各ソ
リトンの速度はソリトンの振幅によって決まるので、単
一のパルスの代わりに複数のパルスが生じるだけでなく
、これらのパルスがパルス発生器の出力に達する時間と
時間のイン２−パルの予測が困難になる。こうした状況
は、パルス発生器には、あまり適したものではない。

図示の望ましい実施例によれば、望ましくない二次パル
スをあまり発生することなく、パルスの圧縮が行なえる
ように選択された、非直線性と分散度を有する装荷時の
仮装線路が提示されている。

さまざまな間隔で伝送線路にバラクタの負荷を加えるこ
とで、非直線性と分散度の両方が導入される。非装荷時
における伝送線路の分散度を十分低くして、装荷時の伝
送線路の分散度が、伝送経路に装荷を施すために用いら
れるバラクタの位置およびパラメータによって決まるよ
うにすべきである。伝送線路の入力端に送シ込まれるパ
ルスは。

安定したソＩＪ　）ンの輪郭とほぼ一致する輪郭を備え
るように選択される。この一致の結果、この入力パルス
の分割によりて、大きい一次ソリドンと低レベルの振動
の足部（ｔａｉｌ）が生じるが、これらは、−次ソリド
ンに結合されないエネルギーに相当する。一致の程度は
、二次ソリトンによってパルス発生器の出力信号におけ
るリップルに加えられる信号が、はんのわずかにしかな
らないように選択される。

本圧縮装置にとって最も重要なソリトンの特性は、安定
したソリトンのパルス幅が、振幅の増大、分散度の低下
、および、非直線性の上昇に伴って減少するということ
である。従りて、伝送線路沫分散度と非直線性の比率が
伝搬方向において減少するように選択される。これは、
伝搬方向Ｋ　Ｇ　ｑた分散度の低下と非直線性の増大の
両方または一方によりて可能になる。

パルス圧縮装置は、それぞれにおいて、この比率がほぼ
一定になる順次セフシコンを備える、装荷した伝送線路
から構成される。該セクションは、この比率がパルスの
伝送方向に涜りてセクションからセクションへ減少して
いくようになっている。

セクション毎に単一のバラクタに制限する場合には、分
散度対非直線性の比率における所与の全変化に対する長
さが短縮されるという利点がある。

セクション毎のインダクタンスおよびセクション毎のキ
ャパシタンスの値は、圧縮量と圧縮装置セクションの数
が一定の場合、入力エネルギーの一次ソリドンに結合さ
れない部分が最小になるように、それぞれ変化する。

この設計は、サンプラー、トリガー、およびパルス発生
／駆動回路といつたさまざまなタイプの装置の動作が、
こうした回路を備えたこうしたパルス圧縮装置のモノリ
シック集積化に°よって、簡単に向上させることができ
るという点で有利である。例えば、このパルス圧縮装置
を組み込んだパルス発生器から送シ出されるパルスでレ
ーザをトリガーすることＫよって、極めて狭いレーザパ
ルスを発生することが可能になる。

〔発明の実施例〕

第１Ａ図には、パルス圧縮装置のブロック図が示されて
いる。このパルス圧縮装置は、入力ボート１２および出
力ボート１３を備えた、装荷非直線伝送線路１１から構
成される。この圧縮装置には、ｎ　ｍのセクションが含
まれており、そのに番目のセクションは、半値全幅（Ｆ
ＷＨＭ）が１区（Ａ）Ｋなるようにソリトンを維持して
いるが、この場合、Ａは、伝送線路に清って進行する信
号の振幅であシ、ｔに＋Ｉ（Ａ）　（ｔ　ｘ　（Ａ）　
　である。各セクションには、１つ以上のバラクタが装
荷される。Ｋ番目のセクションのインダクタンスは、非
装荷伝送線路の単位長当りのインダクタンスにに番目の
セクションの長さムをかけたものに等しい。１つのセク
ションにおいてバラクタにより生じるセクション毎のキ
ャパシタンスは、非装荷伝送線路によって得られる該セ
クションのキャパシタンスに比べてはるかに大きくなシ
、これによって、これら縞 バラクタの非直線キャンタンスによシ、セクション毎の
キャパシタンスにおける非直線性がかなシのものになる
よう選択されている。

第１Ｂ図には、伝送線路のセクション毎に単一のバラク
タ（逆バイアスショットキーダイオード）で装荷が施さ
れた実施例が示されている。装荷伝送線路は、第１の導
体１４、第２の導体１５、および、並列接続された１組
の逆バイアスダイオード１６から構成されている。これ
らの逆バイアスダイオードは、伝送線路の各セクション
において、そのセクションのキャパシタンスを左右する
振幅依存キャパシタンスを生じさせる。時間と共にｐ（
ｔｌとして変化する入カバルスが入力ボート１２に加え
られ、伝送線路に沿って右へ進行する信号が生じる。

Ｋ番目のバラクタは、長さｌｘ　のセクション毎におい
て中央に位置し、に番目のセクションの単位長あたシの
キャパシタンスは、Ｃ□　＋　Ｃｔ／　ｌｔＫなるが、
ここで％Ｃ０は、離散的バラクタによる装荷が施されて
いない場合の、伝送線路の単位長あたシの固有キャパシ
タンスであシ、Ｃｕ１ｔ、Ｋ番目のセクションにおける
離散的バラクタのキャパシタンスである。伝送線路の単
位長あたりの００およびインダクタンスは、それぞれ、
２つの導電線路間の距離ｄｘ、該線路線路、Ｋ番目のセ
クシヨン内における基板の誘電率によって決まる。従っ
てに番目のセクションのセクションあたシのインダクタ
ンスは、ｄｉおよびｋを変えることによって変化させる
ことができる。Ｋ番目のセクションのセクションあたり
のキャパシタンスは、ｄｔ、Ｃｔ、およびｌｘを変える
ことＫよって変化させることができる。

集積回路の場合、基板の一方の側に接地面を形成し、基
板のもう一方の側にマイクロストリップ導体を形成する
ことによって、簡単に伝送線路をつくシ上げることがで
きる。こうした伝送線路に装荷するためには、離散的コ
ンデンサは、ス）　ＩＪツブラインと接地面の両方に対
し電気的に接触しなければならない。これは、基板にコ
ンデンサを形成し、次に、基板を通って接地面とストリ
ップラインの両方に伸びる接触バイアスを形成すること
によって形成される。これＫは、必然的にごく薄い基板
が必要になる。ただし、こうした処理を東装置を製造す
る上で特に適したものとはいえない。

イメージラインを用いることもできるが、こうした実施
例は、信号がｄｃまで伝搬しないし、また、はとんどの
回路の製作ステップに適合しない。従って、共面導波管
、共面線路、スロット線路による実施例のいずれかを用
いるのが望ましい。それらは、片面のメタライゼーショ
ンしか必要とせず、能動素子との集積化が容易であるた
め、実現するのは簡単である。

第２図には、５つのセクションからなる共面線路のバー
ジランが示されており、第３図には、７つのセクション
からなる共面導波管のバージ醜ンが示されている。第２
図および第３図の各セクションには、単一ダイオードが
含まれている。第４図には、第２図の伝送線路のセクシ
ヨン５に関する構造がさらに詳細に示されている。第５
Ａ図〜第５Ｄ図には、プレーナテクノロジーを用いた圧
縮装置の製造について示されている。

第５Ａ図の場合、ドーピングしたＧａＡｓのエピタキシ
ャル層が、（例えば、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法に
よって）半絶縁（ドーピングを施していない）　ＧａＡ
ｓ基板５１上で成長することになる。エピタキシャル層
は、薄いドーピング濃度の高いＧａＡｓのｎ中層５２と
、その上に成長する第２の層５３から構成されており、
ドーピング濃度は、層５２の上部からの距離が増すにつ
れて増大する。ドーピング濃度の変化によって、ダイオ
ードの逆バイアス電圧に伴う非直線キャパシタンスの変
化が左右される。

離散的ダイオードの形成されるドーピングを施した基板
上の能動領域は、プロトンの隔離によって、互いに分離
される。プロトンの隔離は、ドーピングを施した層の結
晶構造に損傷を与え、これによって、ドーピングを施し
た領域が半絶縁状態になる。

こ０プロトンの隔離ステップについては、第５Ｂ図に示
されている。層５３の上部に金属層を堆積させ、これに
パターン形成して、マスク５４を形成する。層５３の表
面にプロトンのビーム（Ｈ＋）で衝撃を与えると、マス
ク５４によってこのビームから防護されている部分を除
いて、層５３に高抵抗領域が生じることになる。これは
１分離したダイオードの形成が可能な隔離領域（すなわ
ち、マスクで防護される領域）を生じさせる働きをする
。こうした領域の１つが、第５Ｃ図および第５Ｄ図に示
されている。

マスク５４を除去すると、層５３を介して層５２に至る
接触開口部５５が形成される。これらの接触開口部には
、ダイオードのオーム接触を行なう金属領域５６が形成
される。層５３の上部には。

層５３とショットキー接触をする金属接点５７が形成さ
れる。金属５６は、導体１４に接続され、金属５７は、
導体１５に接続されて、このダイオードを伝送線路に結
合する。第２図のダイオードには複数のフィンガー５８
と、３つ以上のフィンガー５９が設けられており、これ
により、第５図に示すような、はんのいくつかのダイオ
ードを並列に接続したバラクタが形成される。上記全て
のステップにおいて、フナ。トリックラフの技法な利用
して、能動領域、オーム領域、ショットキー領域が形成
され、金属（伝送線路）領域が接続される。

第３図の場合、伝送線路には、７つのセクションが含ま
れており５それぞれ、単一のダイオードを有していて、
そのダイオードに中心がくる“ダイオードセル”に収容
されている。ある特定の実施例の場合、伝送線路には、
１０のダイオードセルが含まれており、全長は３．２關
になる。非装荷伝送線路の特性インピーダンスＺｏ＝＝
１５０オームであり、相対位相速度は、真空における光
の速度の０．３９倍に等しい。以下に示す遅延時間は、
ダイオードの存在しない、ダイオードセルな介した伝送
遅延時間である。ダイオードは、超階段接合ダイオード
であり（すなわち、ドーピングが不均一）、に番目のセ
ルのパラメータＣ，（Ｏ）は、シ讃ットキーダイオード
のゼロバイアス接合キャパシタンスである。電圧Ｖによ
るキャパシタンスの変動は、定数ａの場合には、Ｃｔ（
Ｖ）＝Ｃｔ（０）　／（ｉ＋ｖ／ｖｏ）ａになる。ダイ
オードのドーピングングのプロフィールは、Ｎｄ（ｘ）
＝Ｎｏ　・（Ｘｏ／Ｘ）ｍの形をとるが、ここで、Ｎｏ
は、ＧａＡｓ　　エピタキシャル層の表面から距離Ｘｏ
離れた位置におけるドーピング濃度に等しい定数である
。定数ａは、関係式ａ＝１／（２−ｍ）によって定数ｍ
と関係づけられる。

ある特定の実施例の場合、下記パラメータの値が利用さ
れた： ａ＝１．２５（すなわち、ｍ＝１．２）、圧縮装置の長
さ＝３．２１１ｔｌｌ、非装荷伝送線路の特性インピー
ダンス＝　１５０オーム、シ舊ットキーダイオードのゼ
ロバイアスキャパシタンスおよびセクション毎の遅延時
間は： Ｋ　　　Ｃｔ（’ＰＦ”）　　　遅１１．時Ｍ　（ｐｓ
　）１　　　２．００　　　　　６．６７ ２　　　１．８１　　　　　４．８５ ３　　　１．６２　　　　　３．８２ ４　　　１．４３　　　　　３．０７ ５　　　１．２４　　　　　２．４９ ６　　　　　１．０６　　　　　　　　２・００？　　
　　　　０．８７　　　　　　　　１．６１８　　　　
　０．６８　　　　　　　　１．２５９　　　　　０．
４９　　　　　　　　０．９４１０　　　　　０．３０
　　　　　　　　０．６７に番目のセフシランのインダ
クタンスＬＫは、遅延時間と無負荷インピーダンスの積
によって求められる。

第６図には、７０ｐ、に等しい半値全幅（ＦＷ）ＬＭ）
と５ボルトの振幅を備えた正弦中波入力パルス６１を受
ける、上記パルス圧縮装置の過渡応答に関する数値（Ｓ
ＰＩＣＥ）シミエレーシ目ンが示されている。入力波形
のこの選択によって、入力波形に比べて振幅が大きく、
幅の狭い単一のソリトンが励起される。結果生じる出力
パルス６２は、ＦＷＨＭが７ｐＳ　　に等しく、１０分
の１に圧縮されることになる。また、出力忙は、伝送線
路の、より長い領域にわたワて分散するさらに多くのダ
イオード上クシ１ンを用いることによりて、最小化する
ことができる非圧縮エネルギーのシェルフが存在する。

第７図には、２０のダイオードセフシランを備えた圧縮
装置の数値シミーレージＢンが示されている。この実施
例の場合、ｍ＝１．１であり、シ厘ットキーダイオード
のゼロバイアスキャパシタンスおよびセクション毎の遅
延時間は： Ｋ　　　Ｃｔ（＋＞Ｆ）　　　遅延時間＜ｐｍ＞１　　
　２．００　　　　　６．６７ ２　　　１．９１　　　　　５．２８ ３　　　１．８２　　　　　４．４７ ４　　　　　１．７３　　　　　　　　３．８９５　　
　　　１．６４　　　　　　　　３．４５６　　　１．
５５　　　　　３．０８ ７　　　１．４６　　　　　２．７７ ８　　　１．３７　　　　　２．５０ ９　　　１．２８　　　　　２．２７ １０　　　１．１９　　　　　２．０６１１　　　　　
１．１１　　　　　　　　１．８７１２　　　　　１．
０２　　　　　　　　１．６９１３　　　　　０．９３
　　　　　　　　１．５３１４　　　　　０．８４　　
　　　　　　１．３８１５　　　　　０．７５　　　　
　　　　１．２４１６　　　　　０．６６　　　　　　
　　１．１１１７　　　　　０．５７　　　　　　　　
０．９９１８　　　　　０．４８　　　　　　　　０．
８８１９　　　　　０．３９　　　　　　　　０．７７
２０　　　　　０．３０　　　　　　　　０．６７この
実施例の場合、第６図にそのシミュレーシヨンを提示し
た実施例に比べると、非圧縮エネルギーの量が大幅に減
少することが分る。

ａの値がさらに高い超階段接合ダイオードを利用して、
圧縮装置の全長を短縮することができる。

さらに、非装荷伝送線路の特性インピーダンスができる
だけ大きくなるように選択することによって、バラクタ
によるさらに大きな容量の装荷を行ない、装置の長さが
短縮されても、さらに大幅な圧縮を行なえるようにする
ことが可能になる。

伝送線路の全てのセクションが、単一のダイオードしか
設けてはならないということはない。複数のダイオード
を備えるセクションの場合、各ダイオードは、そのダイ
オードに中心がくる１ダイオードセル”Ｋ収容される。

ある特定の実施例の場合、伝送線路には９０のダイオー
ドセルが、６つのセクションに分散して設けられている
。非装荷伝送線路の特性インピーダンスは、ｚ０＝９０
オームであタ、相対位相速度は、真空における光の速度
の０．３９倍に等しい。以下に示す遅延時間＋Ｌダイオ
ードセルな介した伝送遅延時間である。ダイオードは、
階段接合ダイオードであり（すなわち、ドーピングが均
一で、ａ　＝　０．５になる）、に番目のセルのパラメ
ータＣ，（Ｏ）は、コンデンサのゼロバイアス接合キャ
パシタンスである。これらダイオードセルのパラメータ
は、−以下のように選択された： Ｋ　セル番号　　０区（ｆＦ）　　　遅延時間＜ｐｓ＞
１　　　２０　　　　１５０　　　　　３．５８８６２
　　　１０　　　　１３０　　　　　３．１０２０３　
　　１０　　　　１１０　　　　　２゜６３１６４　　
　１０　　　　　９０　　　　　２．１５５２５　　　
２０　　　　　７０　　　　　１．６７４７６　　　２
０　　　　　５０　　　　　１．１９６２人力パルスは
、三角であシ、半値全幅（ＦＷＨＭ）は１８．Ｓに等し
く、振幅は５ボルトである。

この選択は、最初のセクションによりて送９出されるソ
ＩＪ　ｌ−ンのパルス幅／振幅の輪郭にほどよく適合す
るものである。結果化じる出力パルスは、ＦＷＨＭが６
ｐＳに等しく、従って、３分の１に圧縮されたことにな
る。圧縮装置の全長は、超階段接合ダイオード（すなわ
ち、ドーピングプロフィールがＮｄ　（ｘ　）　＝　Ｎ
ｏ　・（Ｘｏ　／Ｘ　）　ｍの形をとるダイオード）を
利用することＫよって短縮可能であシ、定１ｋ　ａ　ｆ
）　ｊｊｉｉ　合、Ｃ（Ｖ）＝Ｃ（０）／（１＋Ｖ／Ｖ
ｏ）ａのキャパシタンスを示す。こうしたダイオードは
傾斜接合ダイオードおよび階段接合ダイオードに比較し
て、非直線性の増加を示す。さらに、非装荷伝送線路の
特性インピーダンスができるだけ大きくなるように選択
することによって、バラクタによ゛るさらに大きい容量
の装荷を施し、装置の長さが短縮されても、さらに大幅
な圧縮を行なえるようにすることが可能になる。

これらの数値シミュレーシヨンは、この設計によって、
ピーク振幅ＡＣが、出力信号における非圧縮エネルギー
のピーク振幅Ａｕに比べてはるかに大きい圧縮出力パル
スの発生が可能であることを明らかにしている。とりわ
け、Ａｕは、Ａｃの３０％未満である。さらに、Ａｃは
、Ａｕを６ボルト以上超えている。このことは、この振
幅差によって、これらの出力パルスがサンプリングブリ
ッジの駆動に利用できるようになるため、有利である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明を用いることによシ、振幅
が大きく、幅が狭いパルスを発生することができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は分散度対非直線性の比が一定である離散セク
シ鱈ンを用いたパルス圧縮装置回路のブロック図である
。 第１Ｂ図はセクションごとに単一バラクタを設けた、第
１Ａ図パルス圧縮装置の概略図である。 第１Ｃ図は第１Ｂ図の等価回路を示す図であム第２図は
共面ストリップ伝送線路を用いた、第１図のパルス圧縮
装置の一実施例を示す図であも第３図は共面導波管を用
いた。第１図のパルス圧縮装！の一実施例を示す図であ
る。 第４図は第３図の実施例のセクション１の拡大図である
。 第５Ａ図乃至第５Ｄ図は圧縮装置のセクションを作成す
るためのプロセス・ステップを示す図である。− 第６図は１０セクシヨンを有する圧縮装置の数値シミュ
レーションを示す図である。 第７図は２０セクシヨンを有する圧縮装置の数値シミュ
レーシ奪ンを示す図である。 １１：装荷非直線伝送線路 １２：入力ボート １３：出力ボート １６：逆バイアスダイオード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力および出力を有する伝送路と、 前記伝送路に沿った複数の点で該伝送路に装荷された可
   変容量手段と、 を備えて成るパルス圧縮装置。