80MW光电导功率开关

以往利用高电阻率光电导半导体由短激光脉冲激励,已产生微微秒上升时间的电脉冲,其中电压高达10kV,电流达100A。文中用光电导功率开关(PCPS)已在25Q负载内产生1.8kA电流脉冲,其上升时间小于5ns,脉宽为200ns。PCPS用作高功率脉冲开关的优点是,结构十分简单,可按比例放大,用光学方法控制。从理论上讲,用单个器件就能开关兆伏(100kV/cm)和兆安(20kA/cm)级电脉冲,而     

基于半导体激光器的脉冲整形技术

论述一种新的激光脉冲整形方法-利用任意形状的整形电脉冲直接驱动半导体激光器,产生与电脉冲形状一致的激光脉冲, 作为高功率激光装置的种子光源。使用GaAs 场效应管作为开关器件,使用超宽带脉冲触发场效应管产生整形电脉冲,引入阻抗渐变微带技术克服了触发脉冲损耗对级联场效应管数量限制,将整形电脉冲脉冲宽度扩展到10 ns。以整形电脉冲直接驱动半导体激光器,可产生脉宽为10 ns,时域调节精度为330 ps 的任意整形激光脉冲。     

准分子激光低抖动延时同步系统

准分子激光放大技术可将固体掺钛蓝宝石飞秒激光器通过频率转换后得到的小能量深紫外飞秒脉冲放大为大能量深紫外飞秒脉冲。为了满足准分子激光器与固体飞秒激光器之间同步工作的需要,设计了一种准分子激光低抖动延时同步系统。该系统采用现场可编程门阵列(FPGA)数字延时和可编程延时芯片延时相结合的方法,利用时间测量芯片实现对延时时间的闭环控制从而提高系统延时的稳定性,最终实现对外触发脉冲信号的精确延时。验证实验表明，该系统在1～100 Hz频率下运行稳定,输出触发脉冲信号延时范围为56 ns～2.4μs,理论延时步进为10 ps,抖动在±1 ns内,完全满足飞秒激光器与准分子激光器同步工作的需要。     

两级串联式电光开关高压快脉冲源的研制

研制了一种纳秒级同步延时的两级串联式电光开关高压快脉冲源,它具有延时精度高且可调、稳定性好、体积小且成本低的优点。在开关器件两端并联一个高压大电流快速开关二极管,有效地抑制了高压快速放电瞬间引线电感引起的过冲及振荡;采用光电隔离器将低压延时电路与高压开关电路隔离,防止了高压脉冲对低压延时信号的干扰;高压脉冲高电平最大值为1200 V,下降沿约为9 ns,零电平宽度在200 ns～15μs之间可调,同时两路高压脉冲相对时间抖动小于1 ns;两级电光开关串联通过腔外光学斩波将连续激光转化成了双快沿脉冲,其上升沿和下降沿均在10 ns左右,重复频率和脉宽分别在1～10 kHz和10～100 ns内范围连续可调。     

新型YAG脉冲锁模放大倍频激光器

分析了新掺杂YAG晶体的自锁模机理,给出了利用此晶体做成主被动双锁激光器的特性。输出的激光为TEM_(oo)模,光束发散度小于0.7mrad;重复率1～10次/s;脉冲序列能量≈7mJ;单个脉冲宽度为0.35ns;输出接近线偏振光;锁模脉冲幅度波动小于2％。采用简单的光电接收元件获得同步信号,触发高压ns开关,逸出脉冲幅度波动优于±5％,能量≈0.5     

Nd3+:YAG固体激光器电光调Q激光脉冲的时域分析

Nd3+:YAG固体激光器多元激光精密同步合成技术是实现大能量、高峰值功率脉冲激光输出的重要途径.由于单元激光器为电光调Q体制固体激光器,脉宽10 ns量级,要实现时域上精密合成,其关键技术是在激光脉冲精密测时的前提下对Nd3+:YAG固体激光器电光调Q进行精密光电控制.通过对Nd3+:YAG固体激光器电光调Q激光脉冲建立机制的理论分析和仿真,得到单元激光器在不同控制参数下的输出特性.试验结果表明:脉冲激光输出波形与仿真结果相吻合,达到预期效果.在此基础上提出了激光精密同步合成的技术条件和可行性,开展了三单元的激光精密同步合成试验验证,经测试合成同步精度达到±1 ns,合成效率90%以上.     

短脉冲间隔脉冲组输出电光调Q Nd:YAG激光器

提出了一种短脉冲间隔、子脉冲峰值功率高的脉冲组输出电光调Q激光器。以激光二极管(LD)侧面抽运Nd:YAG晶体,谐振腔单次储能,控制Q开关台阶式多次开启,将单次抽运能量分多次调Q输出,实现短脉冲间隔脉冲组激光输出,为高重复频率、高峰值功率激光器提供研究思路。实验结果表明,用一组半环形激光二极管模块作为工作物质Nd:YAG的抽运源,铌酸锂(LN)晶体作为Q开关,激光二极管模块单次抽运工作物质储能,台阶式开启Q开关,激光器在1~20Hz频率范围内能够稳定运行,得到子脉冲间隔最小为100ns的脉冲组输出,子脉冲频率在1.1~10.0MHz范围内可调,子脉冲能量大于23mJ,能量波动小于10%,单个脉冲宽度小于37ns,子脉冲峰值功率接近1 MW,光-光转换效率为22.5%。     

利用高速GaAs光电导开关实现腔倒空激光脉冲输出

腔倒空技术是一种有效产生大能量、短脉冲激光输出的调Q技术,其产生的Q开关激光脉冲的宽度主要由谐振腔腔长决定。大孔径半绝缘GaAs光电导开关(PCSS)是一种可耐高压的光控开关,具有响应速度快、时间抖动小、耐压高、暗电阻大、导通电阻小等特点,将其直接作为控制腔倒空激光器的光反馈回路和高电压开关,在腔长为20 cm的氙灯抽运Nd∶YAG电光调Q激光器上实现了激光波长1064 nm、单脉冲能量15 mJ、脉冲半峰全宽(FWHM)为1.7 ns的腔倒空激光脉冲稳定输出,脉冲宽度峰峰值抖动优于7%,能量峰峰值抖动优于3%。     

用于紫外激光脉冲电光开关的驱动脉冲源

利用雪崩晶体管作为高速开关器件、根据并联充电、串联放电原理设计了一种串并联相结合的MARX电路,以该电路为基础设计了一种低抖动高压脉冲驱动源,并将其应用于紫外激光脉冲的电光开关削波系统。通过同步调节器调节高压驱动脉冲和激光电光系统的时间匹配度,获得了驱动电脉冲与电光开关耦合的最佳工作状态;对匹配过程中的电光开关工作状态以及激光脉冲压缩过程进行了分析和研究,当高压驱动电脉冲幅度为2 690 V,脉宽为7.9 ns时,可以将脉宽为7.1 ns的紫外激光脉冲压缩至2.1 ns,KDP晶体的透光率达到了92.2%,电光开关的效率达到了31.7%。     

1064nm激光诱导等离子体开关控制355nm脉宽可调输出

为得到脉宽可控的355nm紫外脉冲激光输出,采用1064nm脉冲激光诱导等离子体开关技术,控制355nm激光脉冲宽度,在激光电离Cu小孔内壁表面及空气击穿共同作用下,获得了2.8ns～10ns的脉宽可调输出。讨论了1064nm单脉冲输出能量对脉宽压缩的影响,在无延时情况下得到了脉宽最短达2.8ns的脉冲激光输出。在此基础上,保持1064nm单脉冲输出能量不变,采用延时装置改变两光路间的光程差,以控制等离子体开关相对于355nm激光脉冲的形成时间,最终得到脉宽可调的脉冲激光输出。结果表明,等离子体开关结构简单、操作方便、适用范围广,是一种较好的脉冲整形手段。     

1064nm激光诱导等离子体开关控制355nm脉宽可调输出

为得到脉宽可控的355nm紫外脉冲激光输出,采用1064nm脉冲激光诱导等离子体开关技术,控制355nm激光脉冲宽度,在激光电离Cu小孔内壁表面及空气击穿共同作用下,获得了2.8ns～10ns的脉宽可调输出.讨论了1064nm单脉冲输出能量对脉宽压缩的影响,在无延时情况下得到了脉宽最短达2.8ns的脉冲激光输出.在此基础上,保持1064nm单脉冲输出能量不变,采用延时装置改变两光路间的光程差,以控制等离子体开关相对于355nm激光脉冲的形成时间,最终得到脉宽可调的脉冲激光输出.结果表明,等离子体开关结构简单、操作方便、适用范围广,是一种较好的脉冲整形手段.     

抽运染料激光主振荡-功率放大链的固体激光脉冲时序控制

对于多台固体激光器抽运的脉冲染料激光主振荡-功率放大(MOPA)链,在放大器中,抽运激光与染料种子激光不仅在空间上要求匹配,而且激光脉冲在时间上也要求匹配。为此,提出了进行激光脉冲时序的控制方法。该方法采用光纤、光开关和随机重复采样等技术实现快速激光脉冲的计算机数据采集。根据实验,抽运和染料激光脉冲的时间匹配最好时,它们的峰值几乎是重合的,由此提出以脉冲峰值处作为延迟时间的测量点来排除脉宽变化的影响,以及采用二次多项式曲线拟合的数据处理技术来排除峰值处延迟时间的测量干扰,实现抽运激光脉冲时序纳秒级的测量和闭环控制。控制系统的手动单步控制误差和延迟时间测量误差小于±0.2 ns,闭环控制精度可达±1 ns。     

多调制Nd:YAG窄脉冲激光器

我们描述一种产生激光窄脉冲的新技术,即多调制技术。将该技术应用到电光Q开关的Nd:YAG激光器中,获得宽度为1ns稳定的光脉冲,脉冲光滑且接近高斯分布,峰值功率～20     

高重频可调小型高功率半导体激光电源研究

为了获得高功率、高重频半导体激光脉冲,设计了一种体积小、重量轻、造价低的纳米级大功率半导体激光器驱动电源。采用改进的单稳态触发器产生窄脉冲,经放大后驱动快速开关MOSFET获得大电流窄脉冲;电源脉冲电流驱动能力0A～80A,脉冲上升时间2.8ns,下降时间3.8ns,脉冲宽度5ns～500ns范围内可调,最小5.2ns,重复频率可达200kHz。用该电源实验测试了激光波长为905nm的半导体激光器,在重复频率为10kHz时,激光脉冲峰值功率达到70W以上。结果表明,采用窄脉冲驱动MOSFET可以得到高重复频率10ns以内的大电流窄脉冲,可以驱动大功率半导体激光器,若驱动100A以上的激光器需进一步研究。     

多路纳秒延时同步脉冲的产生与传输

为了满足高功率“Z-pinch”装置对多路同步性的要求,多路纳秒延时同步脉冲产生与传输系统采用超大规模可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD)技术与延迟线技术的结合,达到了延时精度为1ns,延时步进为1ns,延时范围为1ns～500μs,输出脉冲幅度为3～10V,脉冲前沿小于2ns,负载为50Ω,可独立输出3路延时脉冲的要求。经100m光纤传送后其抖动小于1ns,实现了计算机远程控制。     

测试和测量

能够满足高频要求的脉冲发生器 4010系列脉冲发生器在其最大输出时的脉冲宽度为从5ns到5ms,额定上升和下降时间可高到10MHz(低于10ns)。此外,还具有常规/反向开关,同步输出和外部触发输入连接器。输出频率来源于7个石英晶体和不同的可调控制器,脉冲宽度在五个十进制档位上进行调整。     

微脉冲激光雷达A/D卡同步触发的设计与实现

在微脉冲激光雷达对能见度的测量系统中，常采用光子计数和模／数(A／D)转换两种处理方法进行对比测量，但微脉冲激光器没有Q开关，不能输出与激光脉冲同步的信号，来触发A／D卡采集大气会波信号．本文以高频管和高速单稳触发电路解决了该问题，使整形后的TTL信号的触发沿(上升沿)与激光脉冲的延时相盖50ns，可将测量系统的盲区控制在10m以内．     

等离子体开关在TEA CO2激光倍频中的应用

简要分析了脉冲整形对于TEA CO2激光倍频实验的重要性和必要性。目前，获得短脉冲的激光脉冲整形技术中，等离子体开关结构简单，而且脉冲整形效果好，是获得高质量短脉冲比较好的方法。设计了利用激光触发气体击穿产生等离子体的方式进行脉冲整形的等离子体开关，并利用电磁波在等离子体中的反射和传播对其工作原理进行了说明。利用自行研制的等离子体开关进行了TEA CO2激光脉冲整形实验，将主峰半高全宽(FWHM)60 ns，带有长达数百纳秒的氮气拖尾的TEA CO2激光脉冲斩去拖尾、整形，得到了FWHM 30 ns的窄脉冲。在双块AgGaSe2晶体(长分别为11．7mm和19．5mm)倍频实验光路图中加入等离子体开关所得倍频转换效率达12．9％，比起未加等离子体开关时最高转换效率2％有明显的增加。     

迫弹激光引信用脉冲半导体激光电源的设计与应用

设计了适应于迫弹激光近炸引信的小体积、低电压、窄脉宽、高功率的脉冲半导体激光电源.采用电容充放电的模式,选用高速大功率MOSFET管作为开关,设计了相应的高速开关控制电路.激光电源模块的重复频率高达50kHz,常规热电池供电电压条件下的输出脉冲激光峰值功率为9W,光脉冲上升沿为4.2 ns,光脉宽为10 ns,为有效提...     

超高速硅开关

能够产生微微秒光脉冲的锁模振荡器进展很快,现在已经得到了稳定性和重复性很好的微微秒脉冲(功率稳定度±3％)。随着微微秒激光器的发展,现在正在研制能产生与这种光脉冲同步的各种超高速电脉冲开关元件。以前常用激光触发火花隙做开关元件。最近则研制并应用了触发管、雪崩晶体管和介质开关等。激光触发火花隙和触发管