半绝缘GaAs光电导开关的光控预击穿特性

用波长1064nm,触发光能为0.5mJ的激光脉冲触发电极间隙为4mm的半绝缘（SI）GaAs光电导开关,当偏置电压达到4kV时,开关并未引发自持放电,而是进入非线性（lock-on）工作模式,即开关处于光控预击穿状态。分析认为：通过激子的产生和离解激子效应贡献了光电导;碰撞电离、雪崩倍增、激子效应补充了因外界光源撤出后所需的载流子浓度和能量。在上述因素的相互作用下,SI-GaAs 光电导开关并没有引发自持放电而是处于光控预击穿状态,丝状电流特性影响着开关的损伤程度。     

基于FPGA和单片机的多通道同步触发信号发生器

介绍一种用于固态调制器的多路同步触发脉冲信号发生器。在单片机AT89S52和现场可编程门阵列(FPGA)的控制下,触发信号按多脉冲猝发模式高重复频率输出,并且每个子脉冲的脉宽、频率等参数均可单独实时调制。触发信号系统和高压功率系统之间采用光电同步隔离,降低了高压部分对低压部分的干扰。发生器具有操作方便,信号稳定,多路同步输出等特点。得到最多240路同步信号、最多4脉冲猝发的触发脉冲。     

基于光电信号控制触发的四路高压脉冲源

给出了一种基于光电信号来作为四路高压脉冲源触发控制的设计原理和方法,采用光电信号作为前级控制触发脉冲,驱动后级高压半导体开关器件（IGBT）输出高压脉冲信号。设计了一台脉冲幅度为500 V~1 k V、脉冲宽度大于500 ns、脉冲前沿小于25 ns以及各通道之间输出的高压脉冲信号分散性小于10 ns的四路高压脉冲源。通过实验结果验证了所采用的设计原理及方法的可行性,给出了单次触发情况下四路高压脉冲输出的实验结果。     

触发真空间隙的低压点火特性

触发真空间隙正常地是一个绝缘器件,在这个器件中,在触发电极上加上一个合适的电流脉冲能建立起一个大电流金属蒸气电弧。而这种间隙在高压情况下很适合作开关应用,它的特性也使它能有效的应用在低压下。所以,在100伏到1000伏的范围内研究了触发真空隙的工作特性,已发现,虽然间隙可以用0.02安那样低的电流来触发,但点燃延迟小于1微秒的触发需要10安或更大一点的触发脉冲。一点也没有发现点燃时间对主间隙电压的依赖性。然而,在电压低于几百伏时,用一个短持续时间的脉冲电压来建立一个稳定的主放电的几率随着主间隙电压的降低而迅速的减小,在所研究的范围内,主间隙电压和触发脉冲的极性,强烈的影响间隙的点燃特性。本文就详细讨论这些影响。     

基于IGBT的固态高压脉冲电源的研究与设计

由于脉冲电源有断续供电的特性,在很多领域都获得了广泛的应用,其中高压脉冲电源是系统的核心组成部分。为了获取高重复频率、陡前沿高压脉冲电源,文中提出了一种基于IGBT的高压脉冲电源,系统主要由高压直流充电电源和脉冲形成电路两部分组成,由DSP作为主控制芯片,控制IGBT的触发和实现软开关技术,并用仿真软件PSIM对高压脉冲电源进行仿真分析。验证了设计思想的正确性。     

触发管设计中对脉冲波前的试验研究

概论触发管是脉冲开关的一种,它可以用作各种控制电路上的“电”开关。早在1937年及第二次世界大战时,国外已经将它使用在雷达站的调制回路上;继后广泛地使用在脉冲形成装置中的变换高电压或大电流的变换装置上;使用在脉冲示波器脉冲测试回路中;使用在高电压测量技术上;使用在快速脉冲形成技术上;使用在脉冲光源中;以及近年来使用在尖端科学试验的控制技术上。触发开关的型式也是多种多样的,如多电极触发开关;三电极触发开关;两电极触发开     

高压软起动器触发系统的研究

高压软起动装置能可靠安全地运行,其隔离技术已成为重要的研究技术。晶闸管组件完成开关动作,实际就是提供一个具有一定宽度的门极触发脉冲去触发各个晶闸管单元使之导通。由于触发控制信号由处于低压侧的控制系统发出,而各个晶闸管单元处于高压电位下,为了在触发信号有效接收发送的同时保证低压侧的控制系统不受高压侧系统装置运行情况的影响,触发系统与主电路电位隔离是极其重要的。本文分别介绍三种适用于高压隔离下的触发系统,并分析其异同。     

气体放电激光器中高电压脉冲的产生与测量

本文首先讨论高能气体放电泵浦脉冲激光器中用来产生高电压脉冲的回路,较详细的介绍了三电极触发放电间隙的特性及其影响因素,包括主电极电压、触发脉冲极性、电极材料、充气压力的影响以及激光触发特性。然后介绍了适于测量高电压快速脉冲的三种分压器,即精密电容分压器、管状硫酸铜溶液电阻分压器和高阻抗测量探极。分别给出了它们的原理、特点及所达到的特性指标。     

三电极触发管的测试及应用举例

随着激光的发展,尤其是第二、第三代激光卫星测距的出现,对高压快速脉冲要求愈来愈高。不但上升前沿要快,抖动亦要小。为了得到这类脉冲,首先要解决快速开关元件。由于国内尚无KN_(22)之类器件,本试验对三电极触发管进行了测试,力图将此管用于要求更高的场合,以满足某些试验的要求。触发管的简单原理触发管G是一种冷阴极三极可控开关管,其结构如图1。a是主电极(阳极),b为中心     

激光触发真空开关特性

为了用一个无电感性磁芯的线性电感加速器获得大电流离子束，我们正在研制一种双向脉冲发生系统。线性电感加速器通常安装在一个加速空中，利用一个普通的充气式间隙开关所得的试验结果表明：为了得到一个理想的双向脉冲，有必要减小开关的电感，激光触发的多电弧的真空开关是一种电感较小的间隙开关，我们在这里主要研究了它的电特性以及间隙间产生的等离子体的特征，开关的电极由铜或铝制成，一束激光（Nd:YAG)的基谐波（1064nm)和三次谐波（355nm)通过透镜照射到电极的表面。激光的最大输出能量为650mJ，脉冲宽度为4－7ns，试验结果表明：激光触发的多电弧的真空开关作为一个双向脉冲发生器的主开关是完全可以的。     

多级同步感应线圈发射器触发控制研究

为了研究多级同步感应线圈发射器触发控制问题,改进了多级同步感应线圈发射器的结构,增加了圆盘线圈为电枢提供初速度,并设计了考虑电枢初速度的软触发控制方式,通过仿真求取软触发时间序列。实验结果表明改进的触发控制方式增加了触发控制的准确性,有利于提高发射效率。     

XeCl准分子激光器激励电路设计与优化

XeCl准分子激光器激励电路性能对激光器的输出特性有很大的影响,我实验室自制的XeCl准分子激光器创新性的采用了火花开关控制电路,对瞬时大电流进行控制,取得了满意的效果。针对激光器在实验过程中出现的问题,采用了过流保护、光耦合器隔离,电磁屏蔽等措施,优化了激光器的性能。实测数据表明采用的设计及改进措施使激光器激励电路工作稳定,激光器输出达到设计要求。     

Multiple-gap back-lighted thyratrons for high power applications

Switching of high voltage and high current simultaneously with a fast current rate of rise by an optically triggered back-lighted thyratron is reported at very high pulsed power levels, including 100-kV stand-off voltage and >70-kA switched peak current. This switch is triggered by an unfocused ultraviolet light incident on the back of the cathode and is referred to as a back-of-the-cathode, light-activated thyratron (BLT). It has a simple structure that can be electrically isolated from the trigger circuit. The switch closure is a glow discharge rather than an arc; this dramatically reduces electrode degradation. The holdoff capability of one gap is limited by surface flashover and field emission. Experiments for improved holdoff voltage were conducted by scaling the BLT into multiple-gap switch configurations. The voltage of a multiple-gap chamber is divided among gaps, reducing the voltage across one gap. Hence the holdoff voltage is enhanced by additional stacks of intermediate electrode and insulator. Simultaneous optical triggering of each gap for precision timing, and plasma triggering, are also discussed. The results suggest that fairly simple multiple-gap configurations of the device are useful for applications such as multiple high-power modulator systems for accelerators     

抗高压脉冲高稳定度灯丝电源

着重讨论如何解决当某大功率装置的大电流开关动作时,灯丝电源装置抗30kV的高压反馈脉冲的冲击问题,通过抗高压和强电流冲击的设计,以低压电源为大电流开关的灯丝提供高稳定度的电源输出;以高压隔离变压器来隔离高压触发反馈脉冲通过电源对周围仪器的影响;用扼流圈来阻遏反馈高压峰电流的流入,有效地减少了大功率装置放电后的瞬时强电流对灯丝加热电源的损害;在高压强流环境中,为大电流开关灯丝的加热提供了可靠的抗高压强流的直流加热电源。     

重复脉冲高压火花放电球隙

研制了一种充气火花放电球隙,具有高的触发稳定性,大的工作电压范围,可在50Hz 重复脉冲下长时间稳定工作,适合于 N_2、TEA CO_2、放电准分子等脉冲放电激光器中作开关元件,也可用于脉冲大电流放电的其他场合。     

HEMP 传导型防护模块测试系统的设计与实现

依据GJB 3622-1999 标准,针对高空核电磁脉冲(HEMP)传导型防护模块的测试需求,设计了一套线-地脉冲电流耦合注入测试系统,完成了高空核电磁脉冲的产生、测量系统的搭建和射频EMP 保护器的测试。该系统脉冲上升沿tr ≤10 ns,脉冲半宽度500 ns≤ thw ≤550 ns,设计指标完全符合GJB 3622-1999 标准的要求。为测试方便,设计脉冲发生器中的高压源在0 ~50 kV 范围内人工调节,并实现了油绝缘火花隙开关遥控放电。测试系统采用电流探头(罗氏线圈)、电压探头、数字存储示波器等设备进行电流和电压的采集,利用所测数据计算出被测防护模块的电流抑制比(SEI),从而完成对传导型防护模块的性能测试以及毁伤阈值测试。本测试系统性能稳定,可靠性高,测试数据准确可靠,目前已经在工程实践中得到了广泛应用,取得了很好的效果。     

纵磁结构触头涡流的仿真分析

电弧熄灭后,真空触头间隙中的剩磁是由触头结构中各部分的涡流所产生的,其中主要是触头片中的涡流。本文利用有限元法对1/2匝和1/3匝纵磁结构触头在大开距下的涡流特性进行了仿真研究,对比分析了触头结构、开距以及触头片开槽方式等对涡流、纵向磁场滞后时间的影响。     

40 Gb/s超快非线性干涉仪的实验分析

全光非线性开关是全光3R再生的关键技术。在对一种全光开关[超快非线性干涉仪(UNI）]的传输函数进行分析后，得到了超快非线性干涉仪窗口的数学描述。在此基础上通过实验得到了40Gb／s的全光开关。并结合实验条件，具体分析了影响超快非线性干涉仪开关窗口的几个因素：增加半导体光放大器(SOA)的注入电流，增大控制脉冲的平均功率和调节连续光功率到最佳值。都能有效地改善输出窗口的形状和消光比，并对这种现象在理论上进行了初步分析。可以利用上述结论指导超快非线性干涉仪实验，从而使超快非线性干涉仪系统得到最大程度的优化。     

不同激光二极管能量触发下GaAs 光导开关研究

GaAs 光导开关在较高的场强下可工作于雪崩模式,为此设计了异面体结构的GaAs 光导开关以提高开关场强。 设计的开关芯片厚度为2mm,电极间隙为3mm,利用半导体激光二极管对开关进行了触发实验。当开关充电电压超过 8kV 后,开关输出脉冲幅度显著增强,输出脉冲前沿快于光脉冲,开关开始了雪崩工作模式,且随着开关电场不断增加, 开关输出电压幅值也线性增加。在不同触发能量下,开关输出电压幅值和波形基本没有改变,但在较高的触发能量和高 的偏置电场下,开关抖动较小,实验中开关获得的最小抖动约500ps。     

皮秒级光控光开关研究现状

介绍了目前常用的几种光控光开关(M-Z型、平面反射型、光克尔型、NOLM型、频移型等)的工作原理、性能和应用;介绍了几类对全光开关研究有十分重要意义的新材料;最后探讨了关于如何能够更好的研究光控光开关的一些思路。