强激光与粒子束
2023, 35(6): 062003
1 中国工程物理研究院 激光聚变中心, 绵阳 62900
2 电子科技大学光电信息学院, 成都 610054
根据单脉冲过程电光开关气体放电的微观物理过程,提出了氦气放电的一维数值模型。用数值方法分析了气压对单脉冲过程电光开关的气体击穿、放电电流、KDP晶体两侧电压、开关效率、开关速度、等离子区电子温度及等离子体浓度的影响。数值计算结果表明,气压主要影响开关速度的快慢,而对开关效率的大小影响作用不大。在相同开关脉冲的驱动下,在气压较低的情况下,开关速度随气压增大而变快；而在气压较高的情况下,开关速度随气压增大而变慢。由此得到口径为8cm×8cm电光开关的最佳工作气压为1～4 kPa的结论。
电光开关 等离子体电极 氦气放电 数值分析 单脉冲过程
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
单脉冲过程驱动电光开关与传统的等离子体电极电光开关不同,没有独立的大电流等离子体发生单元,可大幅度降低电光开关工程造价,提高其可靠性和稳定性。泡克耳斯盒主体采用一体化紧缩型结构,驱动源由一正一负两台开关脉冲发生器组成,采用仿真线成形技术。实验结果显示研制的80 mm×80 mm口径单脉冲过程电光开关具有较宽的气压工作范围,气体击穿延时稳定,采用脉冲激光器和光电二极管对其进行了开关特性测试,静态透射率为92.9%,静态消光比为3900,全口径平均开关效率为99.7%。
激光技术 等离子体电极泡克耳斯盒 单脉冲过程 开关效率
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 绵阳 621900
用于高功率惯性约束聚变(ICF)激光驱动器的大口径电光开关均采用等离子体电极泡克耳斯盒。与传统的等离子体电极电光开关原理不同，单脉冲过程驱动电光开关没有独立的大电流等离子体发生单元，而只是通过具有较高幅值的正负开关脉冲完成对大口径电光开关的驱动。介绍单脉冲过程驱动等离子体电极泡克耳斯盒电光开关的设计，并建立280 mm×280 mm口径电光开关实验平台，利用连续激光器测试了电光开关特性，实验测得该电光开关中心处开关效率为99.3%，开关上升时间为90 ns。
激光光学 电光开关 单脉冲过程驱动 等离子体电极泡克耳斯盒
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 四川大学光电系,四川 绵阳 610064
高功率大型惯性约束聚变(ICF)激光驱动器大多采用等离子体电极普克尔盒(PEPC)抑制多程放大器的自激振荡和隔离反激光。采用并联驱动技术有利于实现等离子体电极普克尔盒电光开关小型化和降低成本,并可提高激光系统可靠性和稳定性。等离子体电极普克尔盒的并联驱动包括等离子体电极的并联驱动和普克尔盒充电的并联驱动。分析了等离子体电极电光开关并联驱动的途径和问题,通过采用电阻隔离和二极管退耦措施实现了预电离并联驱动,进而实现了等离子体电极的同步驱动;通过调节开关脉冲发生器输出波形及传输电缆长度,可实现普克尔盒充电的并联驱动,并给出了实验结果。
激光技术 电光开关 并联驱动 等离子体电极普克尔盒 同步 退耦
1 中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳621900
2 中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
介绍了通光口径为300mm×300mm的等离子体电极电光开关驱动电源系统原理.该系统能产生时序上严格关联的两路幅值3kV、脉宽为500ms预电离高压脉冲;两路电压幅值为7kV、电流峰值为2kA的阻尼大电流、低抖动主放电脉冲;一路幅值为12kV、脉宽500ns低抖动矩形高压开关脉冲.这五路高压脉冲通过3根同轴电缆加载到充有惰性气体的纵向普克尔盒两边的阴阳电极上,对激光形成等离子体电极电光开关.
等离子体电极 开关脉冲 主放电脉冲 Plasma electrode Switching pulse Main glow discharging pulse
中国工程物理研究院等离子体物理国家重点实验室, 绵阳 621900
等离子体电极电光开关是大口径高功率固体激光器的关键技术之一。利用厚度为15 mm的KDP晶体研制了口径为240 mm×240 mm的金属壳体开关, 测试结果表明其主要指标达到了驱动器总体的要求。对目前的几种应用方法进行了对比研究。
等离子体电极 电光开关 普克尔盒 驱动器
1 四川大学,光电科学系,四川,成都,610041
2 中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
用布儒斯特角放置的多张放大器片作大口径电光天关的检偏器,不仅有利于光束的传输,而且可以有效降低装置的工程造价和难度.计算了不同的片放张数、放大器增益和普史尔盒效率与系统隔离效率之间的关系.在多程系统上进行了实验测试,结果表明在相同输入光强时普克乐盒工作与不工作时输出光束强度相差8倍.
等离子体电极普克尔盒 多程系统 片状放大器 布儒斯特角 隔离效率 plasma electrode Pockels cell multi pass amplifier disk amplifier Brewster angle efficiency of isolation
1 四川大学,光电科学系,四川,成都,610064
2 中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
设计并制作了空心阴极、钮扣阴极、针阴极和条形阴极,利用CCD照相,在5cm×5cm口径范围内,分别对四种阴极放电的空间均匀性进行了研究.实验表明,在预电离电压800V,主放电电压3kV和气体气压约30Pa的条件下,利用空心阴极放电,能够获得空间较为均匀的放电等离子体.放电等离子体可以用作普克尔盒电光开关的等离子体电极.
等离子体 空心阴极 等离子体电极 普克尔盒 plasma hollow cathode plasma electrode Pockels cells
