并联双晶体高速削波快脉冲源的设计

设计了一种并联双晶体高速快脉冲源,用于激光物理实验中预脉冲的高速削波。该削波脉冲源采用升压工作模式,由光电转换模块、高压电源模块、开关器件及电路等部分组成。光电转换模块将光信号转变为开关通断信号,用于控制高压脉冲输出;集成的高压电源模块和开关器件简化了电路设计,增加了该电源的可靠性;设计合理的开关电路和元件参数,保证稳定输出符合要求的高压脉冲波形。该快脉冲源的输出脉冲幅度大于4 000 V,下降沿小于10 ns,时间抖动小于1 ns,已成功用于激光物理实验预脉冲的削波。     

利用频率叠加的方法实现高重频高压窄脉冲源

利用传统方法实现高重频高压窄脉冲源受制于的器件性能,因而提出了频率叠加的新思路.基于超快电子学和频率叠加理论,利用MARX电路产生多路高压窄脉冲,通过同步系统控制多路触发信号延时,使多路脉冲耦合成一路输出,实现高重频高压窄脉冲输出.实验中两个单路高压窄脉冲的幅度为2.56 kV,宽度为7.13 ns,重复频率为32 k...     

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。     

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     

100kJ级多路强电脉冲发生装置的同步精度技术研究

本文介绍了＂多路强电（磁）脉冲发生装置＂同步精度研究采用的每路输出＂储能电容＋同轴脉冲大电流火花开关放电＂型高压脉冲形成电路。用同轴电缆作为传输线将工作部件连接起来,以脉冲气体激光器作为终端负载（或其他负载,如磁脉冲线圈、电水锤等）组成多路相互隔离的强电脉冲充放电路,设计采用＂多路高压纳秒脉冲发生器装置＂进行同步精度触发,使高功率气体激光器的放电系统同时获得多路同步输出的高强电脉冲能量进行激励放电。同步精度装置的实验研究结果表明,多路同步导通强电脉冲能量已超出100kJ级,多路触发脉冲同步精度〈10ns,可为脉冲气体激光器提供更加超强激励触发能量获得高功率激光。     

基于雪崩效应的小型激光激励源电路研究

为了获得高功率、窄脉冲探测激光,提出了一种基于雪崩效应的小型半导体激光激励源电路实现方案,分析了激励电路产生高压窄脉冲信号的原理,介绍了其组成单元信号整形电路、直流偏置电路和高压脉冲产生电路的硬件设计。测试表明,该电路能够输出电压约460V、脉宽小于6.0ns、下降沿约2.5ns的脉冲激励信号,印证了原理设计的正确性。该电路具有高性能、小体积、高可靠和易适装的应用特点,能够有效满足某激光引信对激光激励电路的任务要求。     

低时间抖动的增益开关型被动调Q激光器

被动调Q激光器的输出抖动一般较大,为了降低这一输出时间抖动,同时实现激光器的小型化,可以根据增益开关工作原理,利用电源控制抽运功率密度变化,实现被动调Q情况下的增益开关.根据这一原理研制了环形激光二极管(LD)抽运增益开关调Q激光器.这种新型被动调Q激光器的输出能量为30 mJ,输出脉冲宽度约16 ns.实验中将传统的两套抽运源减少为一套,通过控制电源波形直接形成抽运功率的增益台阶脉冲,减少了影响时间跳动的因素.多发次统计测量结果表明,激光脉冲与电源输出外触发信号的时间抖动小于1 μs.根据测量的抽运预脉冲功率稳定性和阶跃脉冲的瞬时抽运功率计算的输出抖动与实验结果基本相符.     

光电倍增管高压电源设计

介绍了一种基于脉宽调制（PWM）技术的高电压、低电流稳压电源,主要用于光电倍增管等光电探测器的高压偏置源。采用集成电路控制方案,由PWM集成控制器SG3524产生脉宽可调制的矩形波控制信号,选用自制的高频变压器实现脉冲升压,通过倍压整流方式实现直流高压输出。经过实验测试,当输出高压为1200V时,输出电压稳定度高,纹波系数小于1％。该电源的性能稳定可靠,可用作多种便携式探测设备中的高压偏置源。     

用于钙离子光频标的高性能脉冲时序产生方法

在钙离子光频标实验研究中,为了保证钟跃迁谱线的测量精度和光频标的锁定精度,方便自动控制实验进程,研究了基于LabVIEW的数字波形法结合数据采集卡产生多通道脉冲信号的方法。该方法采用多路数字信号序列同步输出的方法,由板卡的板载硬件时钟源作为定时器,通过编程从计数器/定时器输出频率连续的矩形脉冲输入到采集卡作为控制各路数字波形输出的同步时钟,数字信号输出过程的数字通道样本输出率可达0.4MHz,脉冲宽度的精度可稳定达到2.5µs,上升延迟小于50ns,而且多路脉冲都以同一个计时起点开始,因此具有很好的分辨率、同步性和稳定性。     

布里渊传感系统中超高速方波脉冲源的设计

为了解决布里渊传感器技术中缺少超高速方波脉冲源的实际情况,实现总线较小的码间串扰及高速发送器通道较好的信号完整性,采用对系统中的敏感信号线进行串扰分析、建模及电磁场仿真分析并在此基础上进行制版测试的方法,提出了一种基于现场可编程门阵列器件的超高速脉冲源的设计方案,并进行了理论分析和实验验证。通过宽带示波器对实际板路的测量,取得了脉冲信号不同脉宽的时域波形及眼图数据。结果表明,输出脉冲的最小脉宽1ns,最大幅度1.0V,上升/下降时间均小于300ps,脉冲宽度在1ns~5ns间可调,重复频率在1kHz~10kHz间可调。这一结果对超高速脉冲源的设计理论的完善是有帮助的。     

低抖动准分子激光放大器光源的研究

为了获得低抖动的准分子激光放大器光源,设计了一种以氢闸流管作为高压开关的低抖动准分子激光放大器系统。利用抖动小于4 ns的闸流管触发电路来触发导通氢闸流管,从外部触发信号到准分子光信号之间有一定的延时时间。研究了以氢闸流管作为高压开关的准分子激光放电回路,外部控制信号发生电路产生外部充电信号和出光信号,转换电路将外部充电信号和出光信号转换成固定脉宽的光信号,在实现低抖动出光前,准分子激光放大器系统热平衡过程中会有一定的出光延时漂移现象。讨论了激光运行重复率、激光运行电压和气体状态在热平衡过程中对稳定延迟时间大小的影响。实验表明,在相同运行电压下,稳定延迟时间随着激光运行重复频率的提高而增大;运行电压越高,稳定延迟时间上升的幅度越大。气体恶化后,光脉冲稳定延迟时间变小。激光运行电压和重复频率越高,延时漂移时间越大。在温漂一定时间后,准分子激光放大器内部系统达到热平衡,以外部触发信号为基准,准分子光脉冲信号实现在5、10、15 Hz重复频率下的5 ns内低抖动出光。     

一种级联型结构的固体开关式高压脉冲电源的研制

针对串级型结构的固体开关式脉冲电源存在的电源可靠性受同步驱动、均压等技术条件影响严重的问题,设计了一种由多个相对独立的低压固体开关式脉冲电源叠加构成的级联型高压脉冲电源。各低压脉冲电源输出端的固体开关均单独采用光纤光电耦合器和专用驱动模块控制,各光纤光电耦合器的输入端由同一PWM脉冲控制。电源的输出指标为：脉冲电压幅值100～3000V,脉冲频率5～40kHz,脉冲占空比5％～40％,脉冲电流幅值25A,额定功率50kW。研制的电源可靠性高,可实现模块化,可通过增减模块单元的数量,满足不同输出电压的需要。     

微波大功率变脉冲放大器的研制

针对基于悬浮平台微波凝视关联成像系统对变脉冲宽度和大峰值功率的需求,研制了一款 X 波段变脉冲固态功率放大器。描述该放大器组件中高速漏极调制及保护电路和射频开关的实现方案,分析大功率高速漏极调制电路输出电压脉冲的影响因素,优化调制电路的负载设计,并解决功放输出射频脉冲的包络凹陷问题。经试验验证:研制的功率放大器具有散热性好,稳定工作时间长,最窄脉宽 20 ns,上升下降沿均小于 3 ns,峰值功率大于 40 W 的射频脉冲输出等特点;其漏极调制电路输出 24 V电压脉冲,上升沿小于 20 ns,下降沿约 60 ns。     

用金属氧化物半导体场效应晶体管器件实现的高重复率电光调Q模块设计

随着激光器的发展,需要高重复率的电光调Q器件。提出了一种新型超快、高重复率的电光调Q技术,这种技术采用V型槽的金属氧化物半导体场效应晶体管(VMOSFET)器件作为调Q模块的主功率开关,运用宽范围可调的高压稳压电源和调Q触发信号整形电路,以及加压调Q和退压调Q的兼容电路。实验中得出:当调Q工作频率为10 kHz时,调Q电压幅度3~5 kV任意可调,电压脉冲宽度小于5 ns,触发抖动时间小于1μs,且可以长期稳定工作。该调Q模块已经用于激光二极管(LD)抽运的无水冷固体Nd∶YAG激光器和连续Nd∶YAG激光器中。     

基于功率MOS型场效应管的4 kV纳秒脉冲源

为了用固体开关器件替代国外氢闸流管,开展了大功率高速高压半导体固体开关及与其相配的高速高压组合电路研究。利用功率MOS型场效应管的开关原理,提出了对功率MOS型场效应管的栅极"过"驱动技术,提高了功率MOS型场效应管的开关速度,研制出基于功率MOS型场效应管的输出脉冲幅度大于4 kV,前沿小于10 ns,脉冲宽度大于100 ns的高压快脉冲驱动源。     

纳秒脉冲半导体激光驱动器的研究

为了获得高功率、高重复频率的纳秒级光脉冲,介绍了一种基于Marx bank脉冲发生原理的纳秒脉冲激光驱动器的设计,以及设计过程中雪崩晶体管的选取.该驱动器采用一级小雪崩管对触发脉冲进行陡化,由小雪崩管产生的脉冲对Marx bank电路进行触发,以获得大电流窄脉冲,用于驱动半导体激光器.设计所得驱动器的峰值电流为12.5A、半峰全宽为1.51ns、重复频率为100kHz,实现了大幅度纳秒脉冲半导体激光驱动器的设计要求.结果表明,对触发脉冲的陡化,可以降低后一级Marx bank电路的雪崩电压,同时使得脉宽更窄,这将更加有利于驱动半导体激光器.     

多单片机直流电源控制板设计

介绍了一种以单片机控制晶闸管触发脉冲为核心的直流电源控制板系统,该系统实现了晶闸管触发脉冲信号的同步产生、移相、驱动以及系统过压／过流保护等功能。用户可通过键盘来设置直流电源的输出,八段数码管显示实际输出电压／电流值;在硬件与软件的配合设计下,该系统实现了智能化三相交流电的相序判断、同步脉冲形成、断线检测、脉冲编码计算、输出数据采样、软启动控制及比例控制等功能。     

采用GaN HEMT的可调窄脉冲激光器驱动电路

为实现纳秒级的输出光脉宽,使用GaN HEMT作为激光器放电回路的开关管。由于GaN HMET的栅极总电荷小,提出使用小尺寸的GaN HEMT建立驱动电路的输入级,响应控制信号,控制放电回路开关管。搭建电路驱动860 nm激光器,并进行测试。放电回路电源电压为12 V,测试结果显示,最大输出光脉宽8.8 ns对应大于8 W的峰值功率,输出最小光脉宽为4 ns。为实现更大的脉宽可调范围,设计另一款电路并测试。该电路实现输出光脉宽大于8.4 ns可调,在电源电压20 V、输入信号脉宽100 ns的条件下,输出光峰值功率可达46 W。电路尺寸分别为10 mm×6 mm和13 mm×11 mm,为实现进一步小型化,对设计的电路提出了集成方法。提出的电路结构简单、容易实现集成且成本低,为窄脉冲激光器驱动电路的设计提供了新的思路。     

905nm InGaAs脉冲激光二极管驱动电流特性分析与测试

为了实现高功率905nm InGaAs脉冲激光二极管激光脉冲宽度和峰值功率可调,采用现场可编辑门阵列产生触发脉冲、集成模块EL7104C作为金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）驱动、以MOSFET为核心开关器件控制高压模块和储能电容之间充放电的方法,设计了脉冲激光二极管驱动电路,对驱动电流特性进行了理论分析和实验验证,取得了不同电容和高压条件下的电流脉宽和峰值数据,分析了具体变化关系,并以此进行了光谱和功率-电流特性测试。结果表明,影响驱动电流脉宽和峰值电流的关键因素是电容大小和充电高压,脉冲激光二极管驱动电流峰值在0A~40A、脉宽20ns~100ns时可控调节,脉冲激光二极管最大峰值功率输出可达40W,实现了脉冲式半导体激光器输出功率和脉冲宽度的可控调节。该设计与分析对近红外高功率脉冲激光器的可控驱动设计具有一定的实用参考意义。