2-8  大口径等离子体电极电光开关驱动源

冯宗明  高  平  谢  敏  曹宁翔  刘云涛

大口径等离子体电极电光开关驱动源用于驱动通光口径为f300 mm×300 mm的等离子体电极电光开关，该系统能产生时序上严格关联的两路幅值2 kV脉宽为500 ms预电离高压脉冲、两路电压幅值为5 kV电流峰值为2 kA阻尼大电流主放电脉冲、一路幅度为12 kV脉宽100 ~500 ns的矩形高压开关脉冲，这五路高压脉冲通过4根同轴电缆加载到充有惰性气体的纵向普克尔盒两边的阴阳电极上。

驱动源工作原理为：首先需要在充有惰性气体的普克尔盒两边放电腔体的阴阳电极上输出电压幅度为2 kV、维持电流20~50 mA、脉宽500 ms的预电离脉冲，在阴阳电极周围分别形成连续、稳定的等离子体鞘，预电离脉冲启动后400 ms在普克尔盒两边放电腔体的阴阳电极上分别输出电流峰值为2 kA临界阻尼正弦波电流脉冲(即主放电脉冲)，在电光晶体的两面形成均匀的等离子体，在主放电脉冲峰值处于普克尔盒两边等离子体电极上输出电压幅值为10 kV矩形高压开关脉冲，它使入射偏振激光偏转90°后通过后面的垂直偏转器。

开关脉冲采用人工形成线整形，有效矫正等离子体电容对开关脉冲波形的影响，人工形成线阻抗为10 W，在10 W的纯电阻负载上输出脉冲前沿小于35 ns、脉冲平顶微扰小于2%、脉冲后沿小于75 ns、脉冲尾后扰动小于5%。用低抖动氢闸流管触发技术，实现输出开关脉冲延时时间抖动小于2 ns。在10 W纯电阻负载上得到的开关脉冲波形如图1。

等离子体电极电光开关驱动源由5路高压、大电流脉冲形成单元、一台高精度数字延时同步机和一套计算机远程测控系统构成。高精度数字延时同步机输出五路触发脉冲和一路时间基准脉冲，五路触发脉冲延时步进10 ns、延时抖动小于1 ns。计算机远程测控系统实现了多套驱动源集中测控、并联运行和现场无人值守。大口径等离子体电极电光开关驱动源系统采用全光纤传送测控信号和触发脉冲，系统具有极高的电磁兼容性和可靠性。

等离子体电极电光开关驱动源达到了连续触发1 000次无故障运行。驱动源系统已在“神光”-Ⅱ原型装置实际运行1年，圆满通过相关实验。