1 西安交通大学 电力设备电气绝缘国家重点实验室，西安 710049
2 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，西安 710024
降低纳秒脉冲电压下气体开关的抖动对电磁脉冲模拟装置输出稳定性具有重要意义。特别在受条件约束、外触发不便的条件下，自触发开关抖动的降低值得关注。设计了两种自触发开关，包含阴极刻槽开关和预电离开关，并搭建了纳秒脉冲实验平台，分别在40 ns、70 ns 与120 ns三种脉冲前沿下测量了两种开关的击穿电压、时延等参数，通过数据统计与处理，获得了两种开关的击穿电压及时间抖动。实验结果表明：通过阴极刻槽控制发射或者阴极预电离注入的方式均可有效降低开关的击穿抖动；在三种前沿的脉冲电压下两种开关的击穿抖动均在1～1.8 ns之间；在40 ns和70 ns前沿脉冲作用下，阴极刻槽的开关击穿抖动更低，可小于1.2 ns，击穿电压分散性小于1.29%；在120 ns前沿脉冲作用下，阴极预电离开关击穿抖动更低，可小于1.6 ns。
纳秒脉冲 自触发开关 低抖动 预电离 刻槽电极 nanosecond pulse self-triggered switch low jitter preionization grooved electrode 强激光与粒子束
2023, 35(7): 075003
1 清华大学 粒子技术与辐射成像教育部重点实验室, 北京 100084
2 西北核技术研究所 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室,西安 710024
3 西安交通大学 电力设备电气绝缘国家重点实验室, 西安 710049
研究了一种自触发紫外预电离开关击穿时延抖动特性的影响因素，结果表明：触发间隙电容放电阶段起预电离作用时，预电离注入时刻开关电场是开关时延抖动的决定性因素，提高工作系数和采用逸出功更低的电极材料对降低开关在脉冲峰值附近击穿时的时延抖动效果有限。提出的改进方法为：减小开关均压电阻阻值，显著延长触发间隙的有效燃弧时间，消除预电离注入时间及抖动的影响。采用改进方法时可以使开关在工作电压300～800 kV、前沿100 ns、180 ns的脉冲峰值附近击穿时的时延抖动分别小于1.3 ns、2.8 ns。
气体开关 预电离 自触发 脉冲击穿时延 抖动 gas switch pre-ionization self-triggering pulsed breakdown time delay jitter 强激光与粒子束
2022, 34(7): 075010
1 辽宁大学 物理学院, 沈阳 110036
2 中国科学院 微电子研究所, 北京 100029
3 中国科学院 硅器件技术重点实验室, 北京 100029
为了处理宽动态范围的激光脉冲回波信号, 设计了一种带有自适应增益控制技术的模拟前端。通过分段调节跨阻放大器的跨阻增益, 实现了在1 μA~1 mA范围内输入电流与输出电压近似线性的关系。提出了自触发使能方法, 可以在没有外部清零信号的情况下连续接收回波信号。提出了一种新型差分移位时刻鉴别电路, 能有效减小行走误差。电路采用0.11 μm CMOS工艺设计, 后仿真结果表明, -3 dB带宽为530 MHz, 最大跨阻增益为103 dBΩ, 等效输入噪声电流谱密度为6.47 pA·Hz-1/2@350 MHz, 输入动态范围为60 dB, 功耗小于100 mW。该模拟前端电路设计适用于飞行时间脉冲激光雷达。
自适应增益控制 跨阻放大器 自触发使能控制 飞行时间 adaptive gain control transimpedance amplifier self triggering enable control TOF
强激光与粒子束
2021, 33(11): 115003
随着全固态高压脉冲发生器在材料改性、生物医学和工业等领域上的广泛应用，全固态脉冲发生器正朝着小型化、智能化和模块化方向发展。为了进一步减小电源的体积、降低成本，提出了一种自触发驱动的正极性全固态Marx发生器的拓扑。只需提供一路隔离信号控制一级放电开关管的导通和关断，通过级间电容对相邻级的放电管门极自动充电和放电，使其依次导通和关断。这种拓扑使得Marx发生器中的多个开关管的驱动电路简单很多，无需提供隔离供电的多路驱动电源，且避免了开关的动态、静态均压问题。基于这种拓扑搭建了一台17级的正极性Marx发生器样机，且电压幅值和脉宽都连续可调，在10 kΩ纯阻性负载上输出10 kV、重复频率100 Hz的正极性高压脉冲，脉冲前沿约为328 ns。样机体积小巧、工作稳定，验证了该方案的可行性。
自触发驱动 Marx发生器 脉冲发生器 脉冲功率 self-triggering Marx generator pulse generator pulsed power 强激光与粒子束
2021, 33(2): 025001
针对传统选通成像面临的诸多技术约束与技术瓶颈, 分别从自触发选通与瞬时成像的角度提出了一种波导栅型微孔阵列的自触发瞬时选通成像。文中不但给出了完整的自触发选通成像原理与器件模型, 而且还指出钙钛矿量子点薄膜在瞬时选通成像的优势。最后在真空测试系统中分别对波导栅型微孔阵列的空间调制效果、电子束泵浦成像效果以及钙钛矿量子点薄膜瞬时发光的效果加以标定与建模, 并通过实验证明了该技术方案的可行性。
选通成像 自触发 距离选通 gating imaging self-triggered range gating 红外与激光工程
2019, 48(4): 0402002
1 中国人民解放军装甲兵工程学院光电室, 北京 100072
2 成都市科学技术局, 四川 成都 610012
3 清华大学现代应用物理系, 北京 100084
为利用现有装备简单获得纳秒脉宽、峰值较高的单脉冲激光,满足**应用和高温等离子体干涉研究的时间分辨要求,采用专利技术优化了调Q脉冲激光自斩波KDP泡克耳斯盒电光开关的触发狭隙,解决了19 kV全波电压下静态绝缘阻断和调Q激光脉冲前沿低阈值击穿双重可靠以及全系统动作同步,确保了触发的快捷和峰值附近斩波,实现了从传统红宝石激光器脉宽30 ns,能量80 mJ的调Q激光脉冲中斩出1.7 ns,4 mJ的单脉冲激光。实验和分析表明,预处理崎化了开关电极间的场分布,强化了激光触发作用,保证了斩出脉冲的窄脉宽和高峰值。
激光技术 纳秒单脉冲激光 自触发电光开关 耐高压绝缘薄膜
1 清华大学电子工程系,北京,100084
2 长春理工大学高功率半导体激光国防科技重点实验室,吉林,长春,130022
自触发脉冲激光测距是一种新型的脉冲激光测距方法,该方法解决了传统脉冲激光测距测量精度与测量速度之间的矛盾.其飞行时间测量系统的设计很大程度上决定了自触发脉冲激光测距的测量精度和测量速度.设计并实现了基于CPLD的自触发脉冲激光测距的飞行时间测量系统.CPLD的使用提高了激光测距的精度,并且系统结构简单,体积小,可靠性高,非常适合高性能手持式脉冲激光测距仪.对自触发脉冲激光测距进行了实验研究,在20 m的测量范围内,获得了±0.98 mm的测距精度.
激光技术 脉冲激光测距 自触发 飞行时间测量 精度 laser techniques pulsed laser ranging self-triggering time-of-flight measurement CPLD CPLD precision
光脉冲接收是脉冲激光测距的关键技术之一。稳定有效地探测反射激光脉冲信号和提高脉冲激光测距仪的环境抗干扰能力,是光脉冲接收技术需解决的主要问题。对PIN光电二极管的光探测过程进行了理论分析。指出PIN管中的光生载流子和耗尽层电荷的相互作用导致了耗尽层宽度的改变,进而引起PIN管的光接收响应时间的变化。结合半导体基本理论,构建了相应的PIN管光探测过程理论模型,定义两个描述PIN结性能的特征参数
激光技术 激光测距 漂移误差 自触发脉冲 PN结
1 清华大学电子工程系, 北京 100084
2 深圳大学师范学院物理教育系,广东 深圳 518060
提出了一种新型脉冲激光测距方法――自触发脉冲飞行时间激光测距方法。该方法有效解决了传统脉冲激光测距法中存在的提高测距精度和缩短测量时间两者之间的矛盾。对该方法及本质特点进行了详细描述和理论分析,并给出用以描述该方法的基本方程。最后,给出了实验装置,在20 m范围内获得了0.5 mm的测距精度。
光学技术与仪器 自触发脉冲 激光测距 飞行时间
