Kraftfulla pikosekundgeneratorer efterfrågas inom olika områden av experimentell elektrofysik för att producera ultrakorta elektronstrålar och röntgenpulser i vakuumdioder och för att bilda skenande elektronflöden i gaser.

De har också applikationer inom högeffektmikrovågselektronik, men forskare strävar hela tiden efter att få kortare och kraftfullare pulser.

I Granskning av vetenskapliga instrument, av AIP Publishing, Forskare visade att kompakta solid-state pulsgeneratorer kunde generera elektriska pulser på mindre än en miljarddels sekund i varaktighet och upp till 50 miljarder watt i effekt.

"För jämförelse, det mest kraftfulla vattenkraftverket i Kina har en uteffekt på 22,5 miljarder watt, sa Sergej Rukin, en av författarna.

Att förbättra pikosekundgeneratorer och bemästra högre toppeffektnivåer i pikosekundsintervallet lägger grunden för nya applikationer under de kommande åren.

"Detta hände också med utvecklingen av kraftfulla nanoscecond-pulsade enheter under de senaste 60 åren, sa Rukin.

I början, generatorer med unika parametrar utvecklades och sedan, applikationsområden dök upp, såsom högeffektmikrovågselektronik och röntgenavbildningsenheter för medicinska och tekniska tillämpningar.

En ingångspuls av en nanosekunds varaktighet från en halvledaröppningsgenerator för halvledaröppning förstärktes i effekt och reducerades i varaktighet av en magnetisk trestegskompressor på ferritgyromagnetiska linjer.

Linjen för varje steg fungerade i magnetisk kompressionslinjeläge, som inträffar vid nära värden för ingångspulsens varaktighet och perioden av svängningar som genereras i ledningen.

I pikosekundintervallet för pulslängd, rekordhöga värden för toppeffekt och ökningshastighet för utspänning och effekt uppnåddes.

En överraskande egenskap var att varken stängning eller öppning av omkopplare krävdes i pulskompressionssystemet. Pulsförstärkningen i effekt och dess kompression i tid inträffade automatiskt under passagen av pulsen mellan magnetiska kompressionslinjer.

Forskarna arbetar med ytterligare ett steg av energikompression som kan användas för att generera kraftfulla mikrovågsoscillationer och för att studera utvecklingen av elektriska urladdningar i olika dielektriska medier vid extremt höga elektriska fält.