预放系统 20 kJ能源是为激光预放大器棒状氙灯提供泵浦脉冲的能源系统, 是神光 -Ⅲ主机高功率固体激光装置的重要组成部分。预放 20 kJ系统能源触发放电的稳定性严重制约预放系统的调试效率和正式的激光打靶效率。针对预放能源系统在与 A1/A2/A3光束组预放系统棒状放大器联合调试过程中发现存在提前放电、放电不同步和不放电等问题, 开展了预放 20 kJ能源系统触发放电的稳定性研究, 提出了相应的解决措施并通过试验验证, 将 20 kJ能源系统触发放电的稳定性大幅提高。

介绍了神光-Ⅲ主机装置能源系统的功能要求、组成结构和设计方法，以及关键单元器件的功能要求和设计方法。该系统是片状放大器系统的重要组成部分，由6个束组共108套最大储能为1.2 MJ的能源模块组成，总储能达到110 MJ（最大130 MJ）。每套模块产生一个脉宽610 μs(10 %峰值)的电流脉冲，驱动10组、共20支氙灯，为片状放大器提供泵浦能量，峰值电流为0.25 MA。目前投入试运行的36套能源模块的各项电气性能指标满足设计要求，能确保片状放大器小信号增益系数达到5.0%/cm，为片状放大器提供足够的泵浦能量，满足激光器的能量需求。

针对强激光能源系统对Marx触发器的输出性能和可靠性要求，介绍了一种六级的Marx触发器。通过采用多级低电感脉冲形成电路获得了高幅值、陡前沿的输出脉冲，运用实验与概率分析相结合的方法，确定了它的工作参数。实验研究结果表明：这种Marx触发器的误触发率和触发气体开关成功率均符合两参数的威布尔概率分布；当欠压比为65%、工作电压为13.5 kV、工作气压(绝压)为0.35 MPa时，能输出幅值120 kV、前沿20 ns的电压脉冲;该触发器能同时满足误触发率低于0.000 1%，正常触发成功率高于99.999 9%的技术要求。经过长时间现场运行测试，Marx触发器工作良好，无异常现象。

为大型激光装置能源模块研制了一种采用石墨电极的两电极气体开关, 阐述了石墨应用于高能两电极气体开关的技术关键, 对气体开关中气体间隙的最优结构进行了电场强度分析。参考美国国家点火装置(NIF)能源模块中ST-300气体开关的已知参数, 对研制成功的石墨型两电极开关进行了电气特性试验, 证明了石墨型气体开关能够实现峰值电流达300 kA以上, 单次转移电荷量100 C以上, 寿命超过1 000次, 满足1.2 MJ大型激光装置能源模块的工程技术要求。

研制了大电流、大库仑两电极气体开关,并研究了其静态特性,给出了开关自击穿概率拟合公式。结果显示:自击穿电压与工作气压基本呈线性递增关系;随着气压的升高,自击穿电压的分散性逐渐增大。数值模拟和实验对比显示,开关自击穿电压的分散性基本满足两参数威布尔分布。该项研究成果能够为选择开关的工作电压及充气压力提供参考,以满足能源系统可靠性的要求。

分析了高功率固体激光能源系统新型放电回路中引燃管的自闪原因,提出引燃管同轴安装结构,利用同轴结构的负反馈作用,把放电电流控制在引燃管中央;同时利用同轴结构的电场屏蔽作用,进一步减少水银在管壁的凝结.在4×2×3片状放大器2000发次的运往中,引燃管没有发生自闪现象.

采用氟化氢泛频化学激光器作光源,在室外实际大气中测量了氟化氢泛频激光20P4、20P5谱线的大气透过率,分析计算了其大气消光系数和大气吸收系数.实验表明氟化氢泛频激光处于大气传输窗口边缘,其谱线的大气传输性能差异很大,证实了20P4是氟化氢泛频选频的首选谱线.

从理论上分析了强激光能源系统新型放电回路能量传输效率和氙灯能量分配均匀性问题,给出了预电离回路的实验研究结果,此外还介绍了新型大尺寸氙灯爆炸能量的测试情况.

高功率固体激光驱动器能源系统主要为闪光灯提供脉冲能量。在对能源系统的研究中,通过采用具有预电离技术的电容器一端接地的电路结构,选用新品低损耗电缆及其它措施,有效地抑制了电磁干扰和地电位抬高,提高了电路的能量转换效率,从而满足了惯性约束聚变驱动器对能源系统的要求。尤其加预电离后,闪光灯放电电流波形发生变形有利于提高放大器效率的变化。