基于光导开关触发气体开关的触发系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于光导开关触发气体开关的触发系统，目的是解决触发系统不紧凑

【技术实现步骤摘要】
基于光导开关触发气体开关的触发系统


[0001]本专利技术涉及脉冲功率
，尤其涉及一种基于光导开关触发气体开关的触发系统
。

技术介绍

[0002]高功率开关在脉冲功率系统中扮演重要角色，影响脉冲功率装置的输出特性，是确保脉冲功率系统可靠运行的关键组成部分
。
目前，气体开关的触发方式主要有电脉冲触发
、
高能激光触发和低能量光纤激光触发，具有体积大
、
功耗大
、
费用贵和触发系统复杂等缺点
。
相较而言，光导开关具有诸多优势，如闭合时间短
、
时间抖动小
、
触发光能低
、
控制时间精度高以及光电隔离等
。
通常情况下，光导开关有两种工作模式，即线性模式和非线性模式
。
相对于硅基或碳化硅基的光导开关器件，砷化镓光导开关可工作在非线性模式，其所需触发光能量仅需
μ
J
甚至亚
μ
J
量级，大大降低了开关导通所需的光触发能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于光导开关触发气体开关的触发系统，其特征在于基于光导开关触发气体开关的触发系统由高压直流电源
、
充电电阻
R1、
单脉冲形成线
、
并联接地电阻
R2、
场畸变气体开关
、
电感
L2、
光导开关
、
激光触发模块以及负载组成；场畸变气体开关由非金属外壳和三个金属电极组成，包括高压电极
、
触发电极和地电极；高压电极
、
触发电极和地电极都由金属杆固定，再通过螺母固定在非金属外壳上，触发电极置于高压电极和地电极之间；高压直流电源的正极与充电电阻
R1
相连，高压直流电源的负极接地；充电电阻
R1
的一端与高压直流电源的正极相连，另一端与单脉冲形成线输入端相连；单脉冲形成线输入端与充电电阻
R1
相连，输出端连接场畸变气体开关的高压电极和并联接地电阻
R2
，单脉冲形成线外筒接地；并联接地电阻
R2
一端与单脉冲形成线输出端相连，一端接地；场畸变气体开关的高压电极与单脉冲形成线输出端相连，场畸变气体开关的触发电极连接电感
L2
，场畸变气体开关的地电极连接负载；电感
L2
一端与场畸变气体开关的触发电极相连，一端与光导开关阳极相连；光导开关阳极与电感
L2
相连，光导开关阴极与负载的一端相连；负载的一端连接场畸变气体开关的地电极和光导开关阴极，另一端接地；单脉冲形成线采用同轴型单脉冲形成线；同轴型单脉冲形成线由内筒
、
外筒以及绝缘层组成；其中，内筒是位于同轴传输线内部的金属导体，由铜或铝制成，负责传递电流，也称为中心导体；外筒是围绕内筒的金属层，由金属管或编织网状结构组成，外筒起屏蔽作用，防止外界电磁干扰进入同轴型单脉冲传输线，同时提供电流回路的路径；绝缘层位于内筒和外筒之间，由介电材料制成；绝缘层的作用是隔离内筒和外筒，防止信号泄漏和短路；所述场畸变气体开关的高压电极是一个金属圆盘；触发电极是一个金属圆环，金属圆环外侧表面连接光导开关；地电极是一个金属圆盘；高压电极与地电极分别位于触发电极两侧；高压电极和地电极的间距为
d
，所形成的分布电容为
C
；高压电极和触发电极的间距为
d1
，所形成的分布电容为
C1
；触发电极和地电极的间距
d2
，所形成的分布电容为
C2
；
C、C1
和
C2
的电容值大小通过分别调整间距
d、d1
和
d2
得到，增大
C、C1
和
C2
的电容值的方法是分别减小间距
d、d1
和
d2
；调整间距
d、d1
和
d2
的方法是调整三个电极的厚度；
C、C1
和
C2
的电容值要求保证当单脉冲形成线的输出电压
U
到达场畸变气体开关时，触发电极的圆环外侧表面处的电压
≥10kV
；所述光导开关为砷化镓光导开关，要求其在场畸变气体开关的触发电极处提供的偏置电压和激光触发模块提供的光能量作用下工作于雪崩倍增模式；砷化镓光导开关由半绝缘砷化镓衬底以及阳极和阴极两个金属电极组成；所述电感
L2
为限流电感；所述激光触发模块由激光器和触发光路组成；激光器输出的激光脉冲波长要求大于砷化镓的本征吸收限；触发光路包括扩束镜
、
可变光阑
、
分光平片和凸透镜；从左往右依次放置激光器
、
扩束镜
、
可变光阑
、
分光平片和凸透镜，它们的中心轴重合，激光器输出的激光依次通过扩束镜
、
可变光阑
、
分光平片和凸透镜的中心；所述负载为电阻，其阻值等于同轴型单脉冲形成线的特性阻抗的阻值
。2.
如权利要求1所述的基于光导开关触发气体开关的触发系统，其特征在于所述高压直流电源输出直流电压范围覆盖0～
50kV
，且要求在该范围内输出电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：李嵩，陈红，韦金红，葛行军，巨金川，张强，党方超，贺军涛，钱宝良，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
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