基于DSRD断路开关的纳秒级超快脉冲调制器技术在未来先进加速器上的应用研究

Drift Step Recovery Diode (DSRD) is a kind of specific designed semiconductor diode, which can be applied to generate a super-fast pulse power with nanosecond-range front edge and MW-range pulse power by its fast opening reversed current switch character. The advanced technology has a broad application prospect in the fields of particle accelerator, radar detection, communication technology, environmental protection and material science etc. with advantages of all solid-state, high pulse repetition rate, low jitter, long lifetime, low storage voltage and small size etc..In this project, we would propose a few key technique problems to be overcome for the future advanced accelerators,then study on the theory of DSRD device operation deep inside, research on circuit topologies of DSRD-based super-fast pulsed modulator and fast pulse power superposing technologies and finally, develop a performance prototype of DSRD-based super-fast pulsed power supply with the pulse rise and fall time<2ns, flattop=5ns, pulse voltage=5-10kV into 50ohm load, pulse repeat rate>10kHz. By this research project, we could master DSRD-based Nanosecond-range super-fast pulsed modulator technology for the future advanced accelerator projects as International Linear Collider(ILC)、great Circular Electron Positron Collider(CEPC)、Diffraction Limited Storage Ring（DLSR）photon source and so on.

漂移阶跃恢复二极管（DSRD）是一种特殊设计的半导体二极管，可以利用它对反向电流快速关断的特性，产生纳秒级前沿MW级脉冲功率的超快脉冲信号。该先进技术具有全固态、重复频率高、抖动小、寿命长、储能电压低、体积小等优点，在粒子加速器、雷达探测、通信技术、环境保护和材料科学等领域都具有广阔的应用前景。本研究项目，从未来先进加速器有待解决的关键技术问题出发，在深入研究DSRD器件工作机理的基础上，探讨基于DSRD断路开关的超快脉冲调制器电路拓扑结构，快脉冲功率叠加等技术问题,并试制一台基于DSRD开关的超快脉冲电源性能样机：脉冲上升/下降时间<2ns,脉冲平顶=2-5ns,脉冲电压=5-15kV，负载=50Ω，脉冲重复频率>10kHz。通过本项目研究，基本掌握基于DSRD的纳秒级超快脉冲调制器技术，为将来可能建造的先进加速器工程做技术储备，如：国际直线对撞机、大型的环型对撞机、衍射极限先进光源等。

漂移阶跃恢复二极管（DSRD）是一种特殊设计的半导体二极管，可以利用它快速关断反向电流的特性，产生纳秒级前沿MW级脉冲功率的超快脉冲信号。该先进技术具有全固态、重复频率高、抖动小、寿命长、储能电压低、体积小等优点，在粒子加速器、雷达探测、通信技术、环境保护和材料科学等领域都具有广阔的应用前景。本研究项目，从未来先进加速器有待解决的关键技术问题出发，在深入研究DSRD器件工作机理的基础上，探讨基于DSRD断路开关的超快脉冲调制器电路拓扑结构，快脉冲功率叠加等技术问题,并研制了一台基于DSRD开关的超快脉冲电源性能样机：脉冲上升/下降时间<2.6ns/3.2ns,脉冲底宽=10-15ns,脉冲电压=±18kV，负载=50Ω，脉冲重复频率>10kHz。通过本项目研究，已掌握基于DSRD的纳秒级超快脉冲调制器技术，为将来可能建造的先进加速器工程做技术储备，如：国际直线对撞机、大型的环型对撞机、衍射极限先进光源、自由电子激光装置等。