本發(fā)明屬于固體激光脈沖能源設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種為固體激光放大器泵浦能量的氙燈裝置。

背景技術(shù)：

高功率固體激光裝置通過激光脈沖信號(hào)整形、放大等技術(shù)，將信號(hào)激光放大為能量高達(dá)數(shù)千焦的高能激光。激光能量放大由專門的激光放大器完成，脈沖能源系統(tǒng)作為激光放大器的關(guān)鍵支撐單元之一，為其提供匹配的電脈沖泵浦能量，脈沖的形狀、幅度和同步是影響整個(gè)激光裝置放大器效率和增益的關(guān)鍵因素。高功率固體激光裝置的建造目的是實(shí)現(xiàn)激光聚變或者用于高能、等離子體物理實(shí)驗(yàn)研究，提高全系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性及電磁兼容性是裝置建設(shè)重點(diǎn)追求的性能指標(biāo)，而這些指標(biāo)可以通過改進(jìn)脈沖能源裝置得到提高。

氙燈能源裝置是常見的為高功率固體激光泵浦脈沖能源的裝置，現(xiàn)有技術(shù)中，為固體激光提供泵浦能量的氙燈能源裝置一般采用引燃管開關(guān)或真空火花隙開關(guān)，這種開關(guān)存在可靠性低、壽命短、電磁潔凈度不高等缺陷。隨著單晶生產(chǎn)及摻雜技術(shù)的不斷發(fā)展完善，脈沖晶閘管器件的性能大大提高，單體工作電壓達(dá)到6kv、脈沖電流峰值達(dá)到幾百ka，這些技術(shù)優(yōu)勢(shì)為脈沖晶閘管在高壓、大電流脈沖能源領(lǐng)域中應(yīng)用創(chuàng)造了條件。另一方面，現(xiàn)有氙燈能源裝置未設(shè)置預(yù)電離裝置，氙燈未經(jīng)預(yù)電離而直接接受主放電裝置的脈沖能量，易造成氙燈損壞，且導(dǎo)致氙燈電光轉(zhuǎn)換效率地，并造成并聯(lián)多路的氙燈放電不一致。

因此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種為固體激光放大器泵浦能量的氙燈裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明的目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種為固體激光放大器泵浦能量的氙燈裝置，包括氙燈5和氙燈供電裝置，所述氙燈供電裝置包括主放電裝置、預(yù)電離裝置、負(fù)載接口裝置；主放電裝置與預(yù)電離裝置并聯(lián)連接，主放電裝置與負(fù)載接口裝置串聯(lián)連接，主放電裝置能夠?yàn)樨?fù)載接口供電，預(yù)電離裝置與負(fù)載接口裝置串聯(lián)連接，預(yù)電離裝置能夠?yàn)樨?fù)載接口供電；主放電裝置包括主充電機(jī)6、阻尼電感l(wèi)x、儲(chǔ)能電容cx和主放電開關(guān)1，阻尼電感l(wèi)x和儲(chǔ)能電容cx串聯(lián)連接，主充電機(jī)6連接阻尼電感l(wèi)x和儲(chǔ)能電容cx，主充電機(jī)6能夠?yàn)閮?chǔ)能電容cx充電，所述主放電開關(guān)1由相互串聯(lián)連接的脈沖晶閘管構(gòu)成；預(yù)電離裝置包括預(yù)充電機(jī)7、預(yù)電離電感l(wèi)0、預(yù)電離儲(chǔ)能電容c0和預(yù)電離開關(guān)2，預(yù)電離電感l(wèi)0和預(yù)電離儲(chǔ)能電容c0串聯(lián)連接，預(yù)充電機(jī)7連接預(yù)電離電感l(wèi)0和預(yù)電離儲(chǔ)能電容c0，預(yù)充電機(jī)7能夠?yàn)轭A(yù)電離儲(chǔ)能電容c0充電，所述預(yù)電離開關(guān)2由相互串聯(lián)連接的脈沖晶閘管構(gòu)成；負(fù)載接口裝置包括調(diào)波電感l(wèi)tx和電纜8，電纜8一端連接調(diào)波電感l(wèi)tx，電纜另一端連接氙燈5。

本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述主放電裝置設(shè)置有瀉能裝置，所述瀉能裝置包括主瀉能電阻rm和主瀉能開關(guān)km，主瀉能電阻rm和主瀉能開關(guān)km串聯(lián)連接；所述預(yù)電離裝置設(shè)置有預(yù)電離瀉能裝置，所述預(yù)電離瀉能裝置包括預(yù)瀉能電阻rp和預(yù)瀉能開關(guān)kp，預(yù)瀉能電阻rp和預(yù)瀉能開關(guān)kp串聯(lián)連接。

本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述主放電開關(guān)由2-10組相互串聯(lián)連接的脈沖晶閘管構(gòu)成，每組脈沖晶閘管的數(shù)量為10-20個(gè)，各組相互串聯(lián)連接的脈沖晶閘管并聯(lián)連接；預(yù)電離裝置由2-10組相互串聯(lián)而成的脈沖晶閘管構(gòu)成，每組脈沖晶閘管的數(shù)量為10-20個(gè)，各組相互串聯(lián)連接的脈沖晶閘管并聯(lián)連接。

本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述主放電開關(guān)設(shè)置有主放電開關(guān)觸發(fā)器3；所述預(yù)電離開關(guān)設(shè)置有預(yù)電離開關(guān)觸發(fā)器4。

本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述主放電裝置包括24個(gè)阻尼電感l(wèi)x和24個(gè)儲(chǔ)能電容cx組成的24條并聯(lián)線路，各條并聯(lián)線路由1個(gè)阻尼電感l(wèi)x和1個(gè)儲(chǔ)能電容cx構(gòu)成；所述負(fù)載接口裝置的數(shù)量為12個(gè)，每個(gè)負(fù)載接口裝置連接兩只串聯(lián)連接的氙燈5。

本發(fā)明采用較短脈寬的泵浦氙燈電流，提高了氙燈能源裝置儲(chǔ)能的利用率；采用脈沖晶閘管串聯(lián)為放電開關(guān)，實(shí)現(xiàn)了能源系統(tǒng)高可靠性、長(zhǎng)壽命、電磁潔凈的良好效果；采用多組脈沖晶閘管串聯(lián)開關(guān)并聯(lián)運(yùn)行為主放電開關(guān)，提供了較大幅度的峰值電流冗余度；設(shè)置預(yù)電離裝置為氙燈提供預(yù)電離能量，降低了氙燈的損壞率，提高了氙燈放電的一致性；本發(fā)明可獲得穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的氙燈泵浦脈沖電源，為研制高能大功率固體激光裝置放大器能源提供了新的為固體激光提供泵浦能量的氙燈能源裝置。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的等效電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。

實(shí)施例1：

一種為固體激光放大器泵浦能量的氙燈裝置，包括氙燈5和氙燈供電裝置，氙燈供電裝置包括主放電裝置、預(yù)電離裝置、負(fù)載接口裝置；主放電裝置與預(yù)電離裝置并聯(lián)連接后通過接地電阻（rg）接地，主放電裝置與負(fù)載接口裝置串聯(lián)連接，主放電裝置能夠?yàn)樨?fù)載接口供電，預(yù)電離裝置與負(fù)載接口裝置串聯(lián)連接，預(yù)電離裝置能夠?yàn)樨?fù)載接口供電；主放電裝置設(shè)置有主充電機(jī)6、阻尼電感l(wèi)x、儲(chǔ)能電容cx、主瀉能裝置、主放電開關(guān)1、能夠使主放電開關(guān)1啟動(dòng)或閉合的主放電開關(guān)觸發(fā)器3，阻尼電感l(wèi)x和儲(chǔ)能電容cx串聯(lián)連接，可根據(jù)需要，設(shè)置由多個(gè)阻尼電感l(wèi)x和多個(gè)儲(chǔ)能電容cx組成的多條并聯(lián)線路，每條并聯(lián)線路由1個(gè)阻尼電感l(wèi)x和1個(gè)儲(chǔ)能電容cx構(gòu)成；主充電機(jī)6連接阻尼電感l(wèi)x和儲(chǔ)能電容cx，主充電機(jī)6能夠?yàn)閮?chǔ)能電容cx充電；主瀉能裝置包括主瀉能電阻rm和主瀉能開關(guān)km，主瀉能電阻rm和主瀉能開關(guān)km串聯(lián)連接，主瀉能裝置能夠?qū)⑾螂療?放電后的儲(chǔ)能電容cx的剩余電能導(dǎo)出；主放電開關(guān)1由2-10組相互串聯(lián)連接的脈沖晶閘管構(gòu)成，可根據(jù)需要添加或減少組數(shù)，各組脈沖晶閘管的數(shù)量為10-20個(gè)，可根據(jù)需要添加或減少每組脈沖晶閘管的個(gè)數(shù)，各組相互串聯(lián)連接的脈沖晶閘管并聯(lián)連接；預(yù)電離裝置包括預(yù)充電機(jī)7、預(yù)電離電感l(wèi)0、預(yù)電離儲(chǔ)能電容c0、預(yù)電離瀉能裝置、預(yù)電離開關(guān)2、能夠使預(yù)電離開關(guān)2啟動(dòng)或閉合的預(yù)電離開關(guān)觸發(fā)器4，預(yù)電離電感l(wèi)0和預(yù)電離儲(chǔ)能電容c0串聯(lián)連接，預(yù)充電機(jī)連接預(yù)電離電感l(wèi)0和預(yù)電離儲(chǔ)能電容c0，預(yù)充電機(jī)7能夠?yàn)轭A(yù)電離儲(chǔ)能電容c0充電；預(yù)電離瀉能裝置包括預(yù)瀉能電阻rp和預(yù)瀉能開關(guān)kp，預(yù)瀉能電阻rp和預(yù)瀉能開關(guān)kp串聯(lián)連接，預(yù)電離瀉能裝置能夠?qū)?chǔ)能預(yù)電離儲(chǔ)能電容c0的電能導(dǎo)出；預(yù)電離開關(guān)2由2-10組相互串聯(lián)而成的脈沖晶閘管構(gòu)成，可根據(jù)需要添加或減少組數(shù)，每組脈沖晶閘管的數(shù)量為2-10個(gè)，可根據(jù)需要添加或減少每組脈沖晶閘管的個(gè)數(shù)，各組相互串聯(lián)連接的脈沖晶閘管并聯(lián)連接，也可以只設(shè)置一組相互串聯(lián)而成的脈沖晶閘管構(gòu)成預(yù)電離開關(guān)2，可根據(jù)需要添加或減少串聯(lián)的脈沖晶閘管的個(gè)數(shù)；負(fù)載接口裝置包括調(diào)波電感l(wèi)tx和電纜8，電纜8一端連接調(diào)波電感l(wèi)tx，電纜8另一端連接氙燈5。負(fù)載接口裝置的數(shù)量為12個(gè)，可根據(jù)需要添加或減少負(fù)載接口裝置的個(gè)數(shù)，每個(gè)負(fù)載接口裝置連接兩只串聯(lián)連接的氙燈，可根據(jù)需要添加或減少氙燈的個(gè)數(shù)。

在本實(shí)施例中，儲(chǔ)能電容cx總?cè)萘繛?680μf，由24臺(tái)70μf金屬化膜脈沖電容器并聯(lián)組成，每臺(tái)電容器對(duì)應(yīng)的阻尼電感l(wèi)x參數(shù)為45μh、30mω。預(yù)電離儲(chǔ)能電容c0為80μf金屬化膜脈沖電容器，預(yù)電離電感l(wèi)0參數(shù)為5.0μh、50mω。兩組5吋scr脈沖晶閘管（型號(hào)：mkpd200-065，株洲中車時(shí)代電氣出品）并聯(lián)為主放電開關(guān)1，每組包含10-20個(gè)相互串接的脈沖晶閘管，10個(gè)3吋scr（型號(hào)：mkpx050-065，株洲中車時(shí)代電氣出品）作預(yù)電離開關(guān)2。主放電開關(guān)1和預(yù)電離開關(guān)2共用的接地電阻rg為150kω金屬膜高壓電阻，主放電裝置和預(yù)電離裝置延時(shí)為250μs。12只調(diào)波電感l(wèi)tx并聯(lián)，單個(gè)調(diào)波電感l(wèi)tx參數(shù)均為15μh、1.5mω。12路高壓電纜分別連接在12只調(diào)波電感l(wèi)tx后，每路傳輸電纜長(zhǎng)度均為50m，損耗電阻均為30mω。12路并聯(lián)氙燈負(fù)載分別連接在12路高壓電纜后，每路氙燈負(fù)載均由2只氙燈串聯(lián)組成，單只氙燈參數(shù)均為：內(nèi)徑31mm、電極間距1850mm、充氙氣壓強(qiáng)160torr。該能源系統(tǒng)實(shí)例運(yùn)行時(shí)，預(yù)電離儲(chǔ)能電容c0充電為25kv恒定，預(yù)電離單路電流峰值3.5ka，脈寬97μs。儲(chǔ)能電容cx充電電壓最高31.5kv（向下可調(diào)）。儲(chǔ)能電容cx電壓為31.5kv時(shí)，主放電電流脈寬340μs，單路電流峰值20ka。

本實(shí)施例的工作步驟：先將開關(guān)km、kp、預(yù)電離開關(guān)2、主放電開關(guān)1斷開，然后啟動(dòng)主、預(yù)充電機(jī)向主、預(yù)電容器充電，當(dāng)主、預(yù)電容器充電電壓達(dá)到設(shè)定值，閉合預(yù)電離開關(guān)觸發(fā)器4，使預(yù)電離開關(guān)2閉合輸出脈沖，使負(fù)載接口的氙燈5預(yù)放電，氙燈5預(yù)放電后，閉合主放電開關(guān)觸發(fā)器3，使主放電開關(guān)1閉合輸出脈沖，能量經(jīng)調(diào)波電感l(wèi)tx、電纜8傳輸至大功率脈沖氙燈進(jìn)行高效電光能量轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化結(jié)束后，斷開預(yù)電離開關(guān)2、主放電開關(guān)1，將泄能開關(guān)km、kp閉合，啟動(dòng)主泄能裝置和預(yù)電離泄能裝置泄能。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請(qǐng)?jiān)淼那疤嵯?，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這樣改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。