(57)【要約】【課題】利得遮断周波数が数百ＧＨｚから数ＴＨｚに至る極限のトランジスタ性能を要求しなくても、パルス幅がピコ秒のオーダに至る極短電気パルスを増幅することが容易である電気極短パルス増幅器を提供することを目的とする。【解決手段】電圧値が所定の閾値電圧Ｖｔｈ以上では、印加電圧依存性を具備し、電圧値が所定の閾値電圧Ｖｔｈ以下では、一定値をとる電圧可変容量を、伝送線路に分布的に配置したパルス増幅器であり、上記伝送線路の一端から、パルス信号を入力し、上記伝送線路の他端から増幅されたパルス信号を得ることを特徴とするパルス増幅器である。【選択図】  図１
2004320401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送線路と；
電圧値が所定の閾値電圧以上では、印加電圧依存性を具備し、電圧値が所定の閾値電圧以下では、一定値をとる電圧可変容量であって、上記伝送線路に分布的に配置されている電圧可変容量と；
を有することを特徴とするパルス増幅器。
【請求項２】
電気極短パルスを発生する電気極短パルス発生手段と；
台形波状パルスを発生する台形波状パルス発生手段と；
上記電気極短パルスと上記台形波状パルスとを合波する合波手段と；
上記合波された上記電気極短パルスと上記台形波状パルスとを入力する伝送線路と、電圧値が所定の閾値電圧以上では、印加電圧依存性を具備し、電圧値が所定の閾値電圧以下では、一定値をとる電圧可変容量であって、上記伝送線路に分布的に配置されている電圧可変容量とを具備するパルス増幅器と；
を有することを特徴とするパルス増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気短パルス信号の振幅を増大させるパルス増幅器及びパルス増幅装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気信号を増幅する場合、一般的に、トランジスタを用いた電子回路によって電気信号を増幅する。また、高速のパルス信号を増幅する場合、トランジスタの充放電時間を軽減する必要があり、この充放電を軽減するための新たな仕組みを取り入れた種々の回路が考案されている（たとえば、特許文献１、２、３、非特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−７４３４１号公報
【特許文献２】
特開２０００−１６５２１１号公報
【特許文献３】
特開平５−３２７４３９号公報
【非特許文献１】
Ｍ．Ｊ．Ｗ．，  Ｒｏｄｗｅｌｌ，  ｅｔ  ａｌ．，  Ｐｒｏｃ．  ＩＥＥＥ，  ８２  Ｎｏ．７，  ｐｐ．１０３７−１０５９（１９９４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
トランジスタは、サイズが小さい程、寄生キャパシタの容量値が小さく、充放電時間も応分に小さい。この速度性能に優れる小さいトランジスタを、伝送線路に装荷する分布定数型増幅器は、広帯域増幅に適するものとして知られている。
【０００５】
しかし、上記速度性能に優れる小さいトランジスタを、伝送線路に装荷する分布定数型増幅器は、極短電気パルスを増幅する場合には、成功しない。つまり、トランジスタの微細化が進み、その利得遮断周波数が向上しても、トランジスタに接続される前後段回路の負荷が、その動作に影響を及ぼすので、トランジスタの性能が優れていても、それに見合った増幅回路速度性能を向上させることは、困難である。
【０００６】
利得遮断周波数が数百ＧＨｚから数ＴＨｚに至る極限ともいえるトランジスタ性能を要求しなければ、パルス幅がピコ秒のオーダに至る極短電気パルスを増幅することが、甚だ困難であるという問題がある。
【０００７】
本発明は、利得遮断周波数が数百ＧＨｚから数ＴＨｚに至る極限のトランジスタ性能を要求しなくても、パルス幅がピコ秒のオーダに至る極短電気パルスを増幅することが容易であるパルス増幅器及びパルス増幅装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電圧値が所定の閾値電圧Ｖｔｈ以上では、印加電圧依存性を具備し、電圧値が所定の閾値電圧Ｖｔｈ以下では、一定値をとる電圧可変容量を、伝送線路に分布的に配置したパルス増幅器であり、上記伝送線路の一端から、パルス信号を入力し、上記伝送線路の他端から増幅されたパルス信号を得ることを特徴とするパルス増幅器である。
【０００９】
【発明の実施の形態および実施例】
図１は、本発明の一実施例である電気極短パルス増幅器１０を示す概念図と、線路容量Ｃ１〜ＣＮにおける電圧値と容量値との関係と、入力信号のパルス波形とを示す図である。
【００１０】
電気極短パルス増幅器１０は、伝送線路Ｌと、電圧可変容量Ｃとを有する。
【００１１】
電圧可変容量Ｃは、図１（２）に示すように、電圧値が閾値電圧Ｖｔｈ以上では、印加電圧依存性を具備し、電圧値が閾値電圧Ｖｔｈ以下では、一定値をとる電圧可変容量Ｃ１、Ｃ２、……、ＣＮが、伝送線路Ｌに分布的に配置される。
【００１２】
つまり、電圧可変容量Ｃは、電圧値が閾値電圧Ｖｔｈ以上では、印加電圧依存性を具備し、電圧値が閾値電圧Ｖｔｈ以下では、一定値をとる電圧可変容量であって、伝送線路Ｌに分布的に配置されている。
【００１３】
電圧可変容量Ｃは、たとえば、ヘテロ接合電界効果トランジスタのゲート容量である。つまり、ヘテロ接合電界効果トランジスタのゲート電圧レベルが閾値以下であれば、バリア層に広がる空乏層厚が印加電圧に依存し、この空乏層容量によって、容量値が電圧可変性になる。一方、ゲート電圧レベルが閾値以上であれば、チャネル層とゲート金属とで形成される平行平板容量が優勢となり、容量値は一定に保たれる。
【００１４】
そして、電気極短パルス増幅器１０は、伝送線路Ｌの一端から、パルス信号を入力し、伝送線路Ｌの他端から増幅されたパルス信号を出力する。
【００１５】
図１（３）は、入力パルスの波形を示す図である。
【００１６】
すなわち、電気極短パルス増幅器１０は、図１（１）に示すように、等価的に、線路インダクタＬ１〜ＬＮと、線路容量Ｃ１〜ＣＮとによって構成されているＬＣ梯子回路である。
【００１７】
図１（２）は、上記実施例において、線路容量Ｃ１〜ＣＮにおける電圧値と容量値との関係を示す図である。
【００１８】
線路容量Ｃ１〜ＣＮに、印加電圧値依存性を持た点が、本実施例の特徴であり、電気極短パルスは、たとえば、図１（２）に示すように変化する。
【００１９】
図１（２）に示すように、線路容量Ｃ１〜ＣＮは、そこに印加される電圧の値が、閾値電圧Ｖｔｈを下回ると、その容量値Ｃ（Ｖ）は、一定値Ｃｄｉｓｐをとり、一方、線路容量Ｃ１〜ＣＮに印加される電圧の値が、閾値電圧Ｖｔｈを上回ると、線路容量Ｃ１〜ＣＮの容量値Ｃ（Ｖ）は、印加電圧依存性を具備し、次の式（１）で示す値になる。
【００２０】
Ｃ（Ｖ）＝Ｑ０／（Ｖ−Ｖｔｈ＋Ｖ０）  …  式（１）
ここで、定義によって、Ｑ０／Ｖ０＝Ｃｄｉｓｐとなる。このような依存性を持つと、伝送線路Ｌ上に戸田ソリトンが生ずることが知られている。
【００２１】
図２は、電気極短パルス増幅器１０が実際に使用されている電気極短パルス増幅装置１００を示すブロック図である。
【００２２】
電気極短パルス増幅装置１００は、電気極短パルス増幅器１０と、パルスレーザ２０と、フォトダイオード３０と、台形波状パルス発生器４０と、合波手段５０とを有する。
【００２３】
パルスレーザ２０は、光極短パルスのレーザ光を発生する手段であり、フォトダイオード３０は、パルスレーザ２０が発生したレーザ光を受光し、電気信号極短パルス（後述の第１の部位Ｐ１に対応するパルス）に変換する手段である。パルスレーザ２０とフォトダイオード３０とは、電気極短パルスを発生する電気極短パルス発生手段の例である。
【００２４】
台形波状パルス発生器４０は、パルスレーザ２０が出力する光極短パルスと同期をとりながら、台形波状パルス（後述の第２の部位Ｐ２に対応するパルス）を発生する台形波状パルス発生手段の例である。台形波状パルス発生器４０が出力する台形波状パルス列には、際立った特徴を求めないので、比較的容易に、台形波状パルスを用意することができる。
【００２５】
合波手段５０は、上記電気極短パルスと上記台形波状パルスとを合波する手段であり、この合波された信号が、電気極短パルス増幅器１０に入力される。
【００２６】
ここで、図１（３）に示す電圧レベルを有するパルスが、伝送線路Ｌを伝搬する場合を考える。
【００２７】
ところで、電圧レベルが閾値電圧Ｖｔｈ以下である部分について、伝送線路Ｌは、遮断周波数ｆｃが、次の式（２）で示すｆｃである分散性線形線路として振る舞うので、信号波が分散性となる。
【００２８】
【数１】
2004320401.tif 000003
一方、電圧レベルが閾値電圧Ｖｔｈを越える部分について、線路の非線形性によって線路分散が相殺され、ソリトン的な波として伝搬する。上記実施例は、この分散的部分とソリトン的部分とが結合した信号伝搬を利用し、パルス増幅機能を実現する。
【００２９】
次に、上記実施例におけるパルス信号増幅機能について説明する。
【００３０】
図３は、上記実施例におけるパルス信号増幅機能の説明図である。
【００３１】
図３（１）は、パルス増幅すべき入力信号の波形を示す図である。
【００３２】
入力信号波形は、第１の部位Ｐ１と、第２の部位Ｐ２とによって構成されている。
【００３３】
第１の部位Ｐ１は、電圧レベルがＶｔｈ以上である短パルス部位であり、第２の部位Ｐ２は、上記短パルス部位を支えるパルス部位である。つまり、入力信号波形は、第２の部位Ｐ２に第１の部位Ｐ１が乗っている波形である。
【００３４】
図３中、Ａｉは、パルス振幅であり、ｔｄｉｓｐは、第２の部位Ｐ２の立ち上がり時間であり、ｔｓｄは、第１の部位Ｐ１と第２の部位Ｐ２との相対的なタイミング差である。
【００３５】
入力信号が、電気極短パルス増幅器１０に入力された直後は、第１の部位Ｐ１である短パルスは、完全に、入力信号の電圧レベルＶ＞閾値電圧Ｖｔｈである非線形な線路にあり、戸田ソリトンとして、上記第２の部位Ｐ２である線形パルスに重畳された形で、伝搬する。
【００３６】
ここで、ソリトンパルスの伝搬速度は、線形分散パルス（第２の部位Ｐ２）の伝搬速度よりも速いので、上記入力信号の伝搬距離が増大すると、パルス間のタイミング差ｔｓｄが減少する。
【００３７】
図３（２）は、入力信号が、電気極短パルス増幅器１０の中間点付近にさしかかった状態である中間状態を示す図である。
【００３８】
ｔｓｄ２を、中間状態におけるタイミング差とすれば、入力信号が、電気極短パルス増幅器１０の中間点付近にさしかかった状態である中間状態において、たとえば、図３（２）に示すように、
ｔｓｄ２＜ｔｓｄ
になる。
【００３９】
図３（３）は、入力信号が、電気極短パルス増幅器１０の出力端子付近にさしかかった状態である最終状態を示す図である。
【００４０】
入力信号が、電気極短パルス増幅器１０の出力端子付近にさしかかった状態では、図３（３）に示すように、第１の部位Ｐ１（短パルス部位）が、第２の部位Ｐ２（線形分散パルス）を追い抜く。この最終状態では、第１の部位Ｐ１は、第２の部位Ｐ２の立ち上がりエッジと結合する。後述するように、第２の部位Ｐ２（線形分散領域）の立ち上がりエッジと、ソリトンパルス（第１の部位Ｐ１、短パルス）とが結合すると、ソリトンパルスの振幅が大きくなったことと同じ結果になる。
【００４１】
さて、線形分散領域（第２の部位Ｐ２）における波動伝搬は、長波長を近似すると、次の式（３）に示す線路方程式によって、よく表現される。
【００４２】
【数２】
2004320401.tif 000004
ここで、電圧Ｖは、伝送線路Ｌ上の電圧レベルである。この電圧Ｖは、線形であるので、次の式（４）に示す正弦関数
ｓｉｎ（（ｋ３−ｋ）ｔ＋ｋｘ）  …  式（４）
または、次の式（５）に示す指数関数
ｅｘｐ（±（（ｋ３＋ｋ）ｔ−ｋｘ））  …  式（５）
の重ね合わせによって、任意の解が記述される。
【００４３】
入力信号が、線形分散領域（第２の部位Ｐ２）のみによって構成されている場合、無限遠で解が発散しないという物理的境界条件によって、指数関数解は排除される。
【００４４】
ところが、上記のように、入力信号の波形に、第１の部位Ｐ１と第２の部位Ｐ２とが含まれている場合、非線形領域（第１の部位Ｐ１）が存在することによって、指数部η＝（ｋ３＋ｋ）ｔ−ｋｘが−∞で発散しないｅｘｐ（＋η）と、指数部η＝（ｋ３＋ｋ）ｔ−ｋｘが＋∞で発散しないｅｘｐ（−η）とが、非線形領域（第１の部位Ｐ１）を介して、接続され、物理的境界条件を満足する形で、これら指数関数モードが誘起され得る。
【００４５】
この結果として、ソリトンパルス（第１の部位Ｐ１）が線形分散パルス（第２の部位Ｐ２）に追いつくと、ソリトンパルス（第１の部位Ｐ１）の裾野に、指数関数モードが誘起され、Ｖｔｈだけの底上げ効果が期待される。
【００４６】
正弦関数モードの分散関係は、
ω＝ｋ−ｋ３  …  式（６）
であり、
一方、指数関数モードの分散関係は、
ω＝ｋ＋ｋ３  …  式（７）
である。
【００４７】
したがって、式（６）、（７）の群速度は、ｖｇ＝１−ｋ２、ｖｇ＝１＋ｋ２として与えられ、正弦関数モードでは、高周波数成分である程、群速度が遅く、指数関数モードでは、その逆の特性を呈する。この結果として、ソリトンパルスを乗せた指数関数モードは、正弦関数モードよりも速い速度で伝搬し、ソリトンパルス（第１の部位Ｐ１）が、線形分散パルス（第２の部位）を完全に追い抜く効果が生じる。
【００４８】
閾値電圧Ｖｔｈだけの底上げ効果と、ソリトンパルスが線形分散パルスを完全に追い抜く効果との２つの効果によって、最終的なパルス振幅値Ａｆは、図３（３）に示すようになる。
【００４９】
すなわち、上記実施例によれば、入力値Ａｉであるパルス振幅が、Ａｆに増幅されることが説明された。
【００５０】
電気極短パルス増幅器１０において、伝送線路Ｌに追加されている素子は、電圧可変容量のみであり、その電圧変調応答時間は、サブピコ秒程度である。また、電気極短パルス増幅器１０は、その構成が簡素であるので、高速性に優れ、この結果、従来例では困難である極短パルスの増幅を実現することができる。
【００５１】
図４は、実際の場合を想定した数値解析によって、上記実施例における信号波形の変化を示す図である。
【００５２】
図４には、電気極短パルス増幅器１０の入力端子に入力された入力信号の波形と、上記入力信号が、上記入力端子から、８０、１６０、２４０、３２０セクション離れた位置における上記入力信号の波形が記載されている。上記「セクション」は、所定の距離の単位である。つまり、５つのノードで、信号波形をモニタした波形が、図４に示されている。
【００５３】
図４において、閾値電圧Ｖｔｈを、１．０Ｖとし、パルス振幅Ａｉが、２．２Ｖであり、第２の部位Ｐ２の立ち上がり時間ｔｄｉｓｐが、２０．０ｐｓであり、第１の部位Ｐ１と第２の部位Ｐ２との相対的なタイミング差ｔｓｄが、６０．０ｐｓであるとする。
【００５４】
第１の部位Ｐ１である短パルス部位は、実際に、第２の部位Ｐ２よりも速度が速く、図４に示すように、１６０セクション以降では、第２の部位Ｐ２の勾配と結合し、３２０セクションでは、その結合が完了している。
【００５５】
この際に、線形部位（第２の部位Ｐ２）に、指数関数モードによるエッジが形成されていることを確認することができ、また、振幅が増大されていることを確認することができる。
【００５６】
図５は、上記実施例において、パルス振幅の変化を折れ線グラフで示す図である。
【００５７】
図５において、円、四角形、三角形が付されている折れ線は、第２の部位Ｐ２の立ち上がり時間ｔｄｉｓｐが、それぞれ、２０．０ｐｓ、４０．０ｐｓ、６０．０ｐｓとした場合に、パルス振幅が変化する様子を示す曲線である。図５には、パルス振幅の変化（パルス振幅の増大）が一層明瞭に示されている。
【００５８】
非線形パルスの線形パルスエッジとの結合が、ポテンシャル力として記述されるので、パルス振幅の最終的な値は、第２の部位Ｐ２の立ち上がり時間ｔｄｉｓｐに依存しない。
【００５９】
つまり、第２の部位Ｐ２の立ち上がり時間ｔｄｉｓｐが変っても、パルス振幅の最終的な値は同じである。このように、第２の部位Ｐ２の立ち上がり時間を任意に設計できるので、実際上の価値が非常に高い。すなわち、パルス信号を用意する場合、立ち上がりが緩慢であるパルス信号を用意することは容易であり、それも、立ち上がりが緩慢である程、用意することが容易である。
【００６０】
次に、上記説明において、ソリトンパルス（第１の部位Ｐ１）が、線形分散パルス（第２の部位Ｐ２）の立ち上がりエッジと結合する際に、振幅が増大する動作について説明する。
【００６１】
図６は、上記実施例において、電気極短パルス増幅器１０の第ｎ番目のノードに設けられている可変容量ＣＮに充電された電荷量を示す図である。
【００６２】
図６には、パルスの電圧レベルＶが、閾値電圧Ｖｔｈ以上である領域に存在している戸田ソリトンと、線形領域に裾野が存在するパルス信号（以下、「部分的非線形パルス」という）（左下がりの斜線で示すパルス）とが記載されている。
【００６３】
いま、両者の電荷量の差の経時変化を、εｎ（ｔ）であるとした場合、戸田ソリトンの持つ電荷量ｑｎ（ｔ）と、部分的非線形パルスの持つ電荷量Ｑｎ（ｔ）との関係は、次の式（８）で表現される。
【００６４】
Ｑｎ（ｔ）＝ｑｎ（ｔ）−εｎ１（ｔ）  …  式（８）
ｑｎ（ｔ）は、具体的には、
ｑｎ（ｔ）＝ＣｄｉｓｐＶｔｈ＋Ｑ０ｌｏｇ（１＋Ｖｎ／Ψ）  …式（９）
と書かれる。
【００６５】
この式で、Ψ≡（Ｖｔｈ−Ｖ０）／Ｖ０と書き、また第ｎノードでも、戸田ソリトンの電圧値をＶｎとした。
【００６６】
上記式（８）、式（９）によって、電荷量Ｑｎは、次の式（１０）に示される線路方程式を満足する。
【００６７】
【数３】
2004320401.tif 000005
なお、Ψｎは、戸田ソリトンと部分的非線形パルスとの電圧レベル差である。いま、線路上を伝搬するパルス信号の波長が、伝送線路Ｌのノード間の物理的な長さに対して、十分長いと考え、摂動理論を適用することによって、式（１０）に示す方程式を改めると、Ψ（１）を、パルス電圧とした場合、次の式（１１）を得ることができる。
【００６８】
【数４】
2004320401.tif 000006
上記式（１１）は、ＫｄＶ方程式に、摂動項α∂ε１／∂τが付加された形である。そして、この摂動項が、線形な分散的伝搬波の非線形部分への寄与を表現している。
【００６９】
ＫｄＶ方程式は、次の式（１２）
φτ−６φφη＋φηηη＝０  …  式（１２）
で示す方程式である。
【００７０】
上記式（１２）で示す方程式は、
ソリトン解：
φ＝−２κ２ｓｅｃｈ２ｚ  …  式（１３）
ｚ＝κ（η―ξ）  …  式（１４）
ξ＝４κ２τ  …  式（１５）
を持つことが知られ、κは、非摂動時には定数である。
【００７１】
この場合、摂動項の存在によって、このソリトン解を規定するパラメータであるξとκとが経時的に変化する。
【００７２】
図７は、上記実施例において、パルスの非線形部位と線形分散部位との間における結合の様子を示す図である。
【００７３】
なお、図７の縦軸は、勾配であり、摂動項は、ε１のτ微分として与えられているので、特徴的には、図７に示すパルス裾野に連動する矩形パルスとして表現することが許される。
【００７４】
図７において、Ｗ１からＷ４は、摂動波が存在している配置を指示する。ソリトンは、ピークに対して対称な波形を有するので、Ｗ１＝Ｗ４またＷ２＝Ｗ３とする。
【００７５】
一方、θ１は、立ち上がりエッジの勾配であり、θ２は、立ち下がりエッジの勾配である。摂動項は、微分値に負号を付けたものであるので、立ち上がりエッジにおいて負の振幅を有し、立ち下がりエッジにおいて正の振幅を有する。この摂動波に対して、ソリトン解を規定するパラメータκ、ξの経時変化は、次の式（１６）、式（１７）によって表される。
【００７６】
κτ＝α／４κ（θ１−θ２）  …  式（１６）
ξτ＝４κ２＋β／４κ３（θ１−θ２）  …  式（１７）
この式で、上記α、βは、次の式（１８）、式（１９）
【００７７】
【数５】
2004320401.tif 000007
として与えられる。
【００７８】
いま、Ｗ１からＷ４は、全てパルス幅κ−１の程度であることを用いると、上記αとβとは、ともに、正の定数であると近似する。上記式（１８）、式（１９）によって、もし、立ち上がりエッジの勾配θ１が、立ち下がりエッジの勾配θ２よりも大きければ、パラメータκ、ξは、ともに増大する。
【００７９】
一方、立ち上がりエッジの勾配θ１が、立ち下がりエッジの勾配θ２よりも小さければ、上記パラメータκ、ξは、ともに減少する。
【００８０】
図８は、上記実施例の動作原理を示す数値解析結果を示す図である。
【００８１】
解析にあたって、閾値電圧Ｖｔｈを、２．０Ｖとし、入力端子から１００セクションまでの１０地点でモニタした波形推移を記録した。
【００８２】
図８（１）は、パルスの立ち上がり時間ｔｒが１２．６ｐｓであり、パルスの立ち下がり時間ｔｆが２５．２ｐｓである三角パルスが付与されている波形を入力した場合の推移を示す図である。
【００８３】
図８（２）は、パルスの立ち上がり時間ｔｒと立ち下がり時間ｔｆとを、互いに等しく１２．６ｐｓにした場合の推移を示す図である。
【００８４】
図８（３）は、パルスの立ち上がり時間ｔｒが１２．６ｐｓであり、パルスの立ち下り時間ｔｆが２．６ｐｓである場合における推移を示す図である。
【００８５】
θ１，θ２は、パルスエッジにおける時間微分値であり、つまり、立ち上がり、立ち下がりの時間勾配であるので、図８（１）、（２）、（３）は、それぞれ、θ１＞θ２、θ１＝θ２、θ１＜θ２である場合を示す図である。
【００８６】
波形推移を見ると、図８（１）に示す場合では、振幅が増大していることを確認することができ、図８（２）に示す場合では、振幅が均衡していることを確認することができ、図８（３）に示す場合では、振幅が減少していることを確認することができる。
【００８７】
図９は、図８に示す波形のピーク値の変化を示す図である。
【００８８】
図９において、円、三角形、四角形が付されている曲線が、それぞれ、図８（１）、図８（２）、図８（３）に示す特性に対応している。
【００８９】
三角を付した曲線の最初の４セクションについてのピーク値変化を、図９に示してある。定常的な伝搬に向けた過渡的な振幅の振動が確認できる。
【００９０】
つまり、上記実施例によれば、線形伝搬部の立ち上がりエッジの勾配が、立ち下がりエッジの勾配よりも大きくなると、パルス振幅が増大する。
【００９１】
すなわち、上記実施例は、極短電気パルスを増幅する場合、伝送線路に電圧可変容量を分布的に配置し、これによって、ソリトン伝送を利用して極短電気パルスの振幅を増幅するものである。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によれば、利得遮断周波数が数百ＧＨｚから数ＴＨｚに至る極限のトランジスタ性能を要求しなくても、パルス幅がピコ秒のオーダに至る極短電気パルスを増幅することが容易であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である電気極短パルス増幅器１０を示す概念図と、線路容量Ｃ１〜ＣＮにおける電圧値と容量値との関係と、入力信号のパルス波形とを示す図である。
【図２】電気極短パルス増幅器１０が実際に使用されている電気極短パルス増幅装置１００を示すブロック図である。
【図３】上記実施例におけるパルス信号増幅機能の説明図である。
【図４】実際の場合を想定した数値解析によって、上記実施例における信号波形の変化を示す図である。
【図５】上記実施例において、パルス振幅の変化を折れ線グラフで示す図である。
【図６】上記実施例において、電気極短パルス増幅器１０の第ｎ番目のノードに設けられている可変容量ＣＮに充電された電荷量を示す図である。
【図７】上記実施例において、パルスの非線形部位と線形分散部位との間における結合の様子を示す図である。
【図８】上記実施例の動作原理を示す数値解析結果を示す図である。
【図９】図８に示す波形のピーク値の変化を示す図である。
【符号の説明】
１０…電気極短パルス増幅器、
１００…電気極短パルス増幅装置、
Ｌ…伝送線路、
Ｃ…電圧可変容量、
Ｐ１…第１の部位Ｐ１（短パルス部位）、
Ｐ２…第２の部位（線形分散パルス）、
Ｖｔｈ…閾値電圧、
Ｃ１〜ＣＮ…線路Ｌの電圧可変容量、
Ｌ１〜ＬＮ…線路インダクタ、
ｆｃ…遮断周波数、
Ａｉ…パルス振幅、
ｔｄｉｓｐ…第２の部位Ｐ２の立ち上がり時間、
ｔｓｄ…第１の部位Ｐ１と第２の部位Ｐ２との相対的なタイミング差、
Ａｆ…最終的なパルス振幅値、
ξ、κ…ソリトン解を規定するパラメータ、
θ１…パルスの立ち上がりエッジの勾配、
θ２…パルスの立ち下がりエッジの勾配。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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