高速摄影的同步照明光源是利用脉冲氙灯作为输出负载的一种高亮度闪光光源。它的驱动电路采用脉冲形成网络PFN电路, 利用Orcad Pspice软件对PFN放电电流仿真, 其仿真结果具有一定的指导意义。电源具有手动触发和同步触发功能, 同时输出脉冲的前沿和后沿具有良好的时间响应, 氙灯充电电压0~3.5 kV可调, 触发信号与光波形延时时间125 μs; 实验结果验证了电源设计原理和技术方案的可行性。

研究了惯性约束聚变高功率激光驱动器使用的脉冲氙灯灯管(复合石英灯管和掺铈石英灯管)的光谱性能和抗冲击性能。分别对新复合石英灯管、新掺铈石英灯管、放电14 000发次的复合石英灯管、放电14 000发次的掺铈石英灯管进行了光谱透过率测试和实验对比。结果显示: 复合石英灯管和掺铈石英灯管光谱性能都达到了高功率脉冲氙灯灯管的光谱指标, 但掺铈石英灯管光谱透过率比复合石英灯管高约1%。对复合石英灯管和掺铈石英灯管进行了成分测试以验证其光谱性能。结果表明: 除铈以外, 掺铈石英灯管的其他金属杂质含量均低于复合石英灯管, 认为其是掺铈石英灯管光谱性能优于复合石英灯管的一个原因。模拟了氙灯的放电运行, 分别对复合石英灯管和掺铈石英灯管进行了动态抗冲击性能测试。结果表明, 复合石英灯管的抗冲击性能较掺铈石英灯管高约6%。

基于高功率激光装置对脉冲氙灯工程运行可靠性的要求, 利用现有的能源模块开展了氙灯放电考核实验。实验结果表明: 虽然氙灯运行在安全的能量负载水平, 当能源模块单个放电回路的峰值功率超过300 MW时, 氙灯石英玻璃管壁存在热损伤风险。肉眼观察到管壁损伤后在反射器对侧的灯管内壁出现乳白色沉积层。经扫描电镜和X射线光电子能谱测试分析, 证实热损伤形成的乳白色沉积物为二氧化硅。为探究管壁热损伤机制, 采用高速摄影观测了氙灯放电等离子体沟道发展过程。图像显示放大器内金属反射器的几何形状对放电沟道的分布产生了显著影响, 尤其是在侧灯箱, 灯内电弧沟道会靠近反射器一侧集中分布, 因此, 导致等离子体对灯管的偏烧。当放电峰值功率超过石英热负载极限时, 管壁表面二氧化硅材料会被烧蚀至蒸发、气化, 并随后沉积在灯管较冷部位。研究结果表明放电回路的放电峰值功率过高、放大器内金属反射器均会对氙灯造成热损伤。

利用转镜式高速摄影机分幅摄影技术，对脉冲氙灯放电中的沟道扩展和熄灭过程进行了摄影和分析.放电时沟道扩展速度很快，呈树枝状，沟道熄灭过程长于扩展过程，且呈斑状.同时研究了预电离放电对沟道扩展和熄灭过程的影响，当预电离存在时，脉冲氙灯放电的沟道扩展的时间要长.结果表明，预电离有利于放电沟道的形成，提高氙灯的发光效率，且有助于减小主放电能量对管壁材料的冲击.

本文介绍了一种稳流氙灯预燃电源,通过脉宽调制对氙灯进行稳流调控,保证激光长脉冲(10～100 ms)时氙灯稳定可靠工作.实验证明该预燃电源对不同参数的脉冲氙灯有很好的适用性.