1 浙江工业大学 计算机科学与技术学院，杭州 310023
2 浙江工业大学 信息工程学院，杭州 310023
针对现有的短弧脉冲氙灯电源存在明显的阻尼振荡等现象，提出了一种基于反激拓扑方法与RC隔离触发网络的短弧脉冲氙灯驱动电源设计。驱动电源采用24 V输入，主电压通过反激拓扑结构产生700～1000 V连续可调输出，脉冲触发电压电路采用二级级联升压电路产生5～7 kV脉冲输出，主电压和脉冲触发电压经过RC隔离触发网络后对脉冲氙灯进行驱动点亮。对驱动电源各个模块进行了设计与实现，将RC隔离触发网络仿真与实际触发波形对比，并比较分析了主电压在不同电压下的充放电波形。实验结果表明，所设计的驱动电源点亮短弧脉冲氙灯的成功率达100%，验证了所设计驱动电源的可行性；所设计的驱动电源充放电总时间最大值为5.63 ms，为短弧脉冲氙灯提供了较高的闪烁频率；所设计的驱动电源与文献对比将阻尼振荡范围从32.24%降低到4.7%，有效抑制了放电产生的阻尼振荡，避免对储能电容造成二次充电，有效提高了储能电容及短弧脉冲氙灯的放电次数及寿命。
脉冲氙灯 反激拓扑 RC隔离触发网络 阻尼振荡 xenon flash lamp flyback topology RC isolation trigger network damped oscillation 强激光与粒子束
2021, 33(3): 035002
Author Affiliations
Abstract
1 National Laboratory on High Power Laser and Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics,Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Understanding the radiation model of a flash lamp is essential for the reflector design of a laser amplifier. Reflector design often involves several simplifying assumptions, like a point or Lambertian source; either of these assumptions may lead to significant errors in the output distribution. In practice, source non-idealities usually result in sacrificing the amplifier’s gain coefficient. We propose a novel test technique for attaining the xenon flash lamp absolute spectral intensity at various angles of view, and then accurately predict radiation distributions and generate the reflector shape. It is shown that due to the absorption of emitted radiation by the lamp itself, the behavior of the radiation model at various wavelengths is different. Numerical results of xenon plasma absorption coefficient were compared with the measured data. A reasonable agreement was obtained for the absorption coefficient parameters. Thus, this work provides a useful analytical tool for the engineering design of laser amplifier reflectors using xenon flash lamps as pumps.
absorption coefficient absorption coefficient current density current density radiation model radiation model xenon flash lamp xenon flash lamp xenon plasma xenon plasma High Power Laser Science and Engineering
2015, 3(4): 04000001
天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
针对脉冲氙灯发光过程中光斑面积小、亮度高、脉冲闪烁的特性，提出了一种基于光学成像法捕捉氙灯发出的光脉冲。通过中性滤光片组衰减光脉冲，建立了基于电荷耦合元件(CCD)成像的光脉冲检测平台。利用脉冲氙灯控制器输出信号，触发控制连续脉冲成像，分析了脉冲氙灯发光的稳定性。通过控制脉冲高压驱动能量获得了光脉冲变化曲线。结果显示光脉冲强度随驱动回路中输入电能增加而增大，得到了与理论分析相吻合的结果。提出的光斑法可较好地应用于脉冲氙灯的光电工作特性的测试、生产质量检测和电极材料的优选。
成像系统 光电子学 发光特性 光斑成像 光脉冲 脉冲氙灯 激光与光电子学进展
2015, 52(6): 061101
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
采用高压触发预电离为一体+脉冲形成网络触发氙灯的技术路线，分别设计了脉冲氙灯电源系统中高压触发、预燃电流维持两个功能单元。根据脉冲氙灯160 mm×9 mm、极间距70 mm的技术指标，成功设计了一台具有手动和电脉冲触发功能的方波脉冲氙灯电源。氙灯充电电压300~900 V可调，光脉冲宽度为150 μs±20 μs，光脉冲上升时间不超过90 μs，触发延迟不超过90 μs，触发抖动在±2 μs范围内。给出了单次触发情况下脉冲氙灯电源输出的实验结果，验证了所采用的设计原理和技术方法的可行性。
预电离 脉冲形成网络 高压触发 脉冲氙灯 pre-ionization pulse forming network trigger xenon flash lamp 强激光与粒子束
2014, 26(7): 075004
1 军械工程学院 光学与电子工程系,河北 石家庄050003
2 中国人民解放军73906部队,江苏 南京210028
3 中国人民解放军66011 部队,北京100000
结合脉冲氙灯泵浦工作过程分析了剩余电压的产生机理,理论分析了剩余电压对脉冲氙灯放电特性的影响,并进行了实验测试。测试结果表明:随着剩余电压的增大,氙灯发光波形的形状基本保持不变,但发光功率峰值逐渐减小,当达到不稳定状态时(剩余电压为308 V),峰值功率降至初始值的61.4%;同时,闪光时间也相应减小25 μs左右。由此可见,剩余电压的存在将直接影响到激光发射装置的出光稳定性、激光脉冲宽度以及激光功率。鉴于此,在今后氙灯泵浦激光设备的设计、研制时,必须对剩余电压的影响进行充分论证,根据激光装置的工作特性和应用要求,合理确定剩余电压的上限。
脉冲氙灯 放电特性 剩余电压 辐射峰值 闪光时间 xenon flash lamp discharging characteristics residual voltage radiation peak flash time
1 军械工程学院 光学与电子工程系， 石家庄 050003
2 山东大学 信息科学与工程学院， 济南 250100
研究了储能电容自身损耗对氙灯放电特性的影响，对脉冲氙灯放电回路进行了分析与改进。在实际电容自身损耗不为零的情况下，将电容等效为理想电容与损耗阻抗的串联，给出了计算氙灯放电特性的改进公式，并详细计算和分析了电容自身损耗增大情况下的氙灯放电电流和放电功率变化情况，计算结果表明：损耗增大会导致氙灯放电电流、功率峰值下降，闪光时间缩短，显著影响激光泵浦效率; 电容损耗增大还会导致LC放电回路出现电容反充电现象，影响氙灯正常工作并缩短灯的寿命。实际的储能电容充放电实验证明，电容损耗增大会导致氙灯闪光的波形峰值下降、闪光时间缩短和电极溅射加剧，验证了理论分析的合理性。另外，实验证明环境因素对储能电容自身损耗的增大具有非常显著的影响。
脉冲氙灯 放电特性 电容损耗 损耗阻抗 波形峰值 闪光时间 xenon flash lamp discharging characteristics capacitor loss loss resistance waveform peak flash time 强激光与粒子束
2012, 24(10): 2474
1 山东大学晶体材料研究所, 济南 250100
2 山东大学光学系, 济南 250100
用染料激光和氙灯泵浦实现了Nd:S-FAP晶体低阈值、高效率的1.328 μm激光运转。在透过率7%的平-平腔情况下,染料激光泵浦斜效率为38%,阈值4.5 mJ,倍频红光波长为0.664 μm,线宽1.3 nm;采用氙灯泵浦(φ4×30 mm),实现了1.328 μm自由运转,阈值为240 mJ,斜效率为0.85%。测量了不同腔长,不同透过率情况的输出能量、光束发散角和偏振特性等。
Nd:S-FAP晶体 1.328 μm激光特性 染料激光和氙灯泵浦
1 山东大学光学系, 济南 250100
2 山东大学晶体材料研究所, 济南 250100
测量了新型晶体Nd:S-FAP，[Nd:Sr5(PO4)3F]的非偏振光吸收光谱。它具有宽的有效吸收带，在575 nm和804.5 nm处有二个强的吸收峰。采用微型氙灯泵浦实现了自由运转和染料片调Q运转。激光输出波长为1.059 μm。自由运转的阈值能量仅为150 mJ，斜效率为1.25％；调Ｑ输出的峰值功率密度为10 kW/cm2。测量了发射光谱及不同腔长、不同染料片小信号透射率情况下的输出能量、脉冲宽度等。
Nd:S-FAP晶体 氙灯泵浦 自由和调Q运转
1 山东大学光学系, 济南 250100赵圣之
2 山东大学光学系, 济南 250100张行愚
3 山东大学光学系, 济南 250100刘华
4 山东大学光学系, 济南 250100陆宝生
5 山东大学晶体材料研究所, 济南 250100潘恒福
6 山东大学晶体材料研究所, 济南 250100
首次报道了氙灯泵浦的自激活自倍频NYAB复合功能晶体的BDN染料片调Q运转,获得了自倍频绿光单脉冲.测量了不同L和T_o情况下的绿光脉冲的能量、脉宽和峰值功率.文中还从理论上推导了自激活自倍频晶体调Q激光器的方程组.数值求解方程组,所得的理论数据与实验结果很好地相符.最后,讨论了进一步提高绿光脉冲峰值功率的途径.
NYAB晶体 氙灯泵浦 调Q
