1 上海理工大学 机械工程学院，上海 200093
2 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所，江苏 苏州 215163
纳秒脉冲电场消融要求在100 Ω负载上产生数千伏的纳秒脉冲，加快脉冲前沿有利于获得更窄的纳秒脉冲。提出了一种具有快速前沿的固态Marx发生器，在每级电路中插入一个电感，并且让放电管和充电管同时导通数十纳秒，等放电管完全开通后，关断充电管，对负载进行放电，以消除放电管和放电回路杂散电感对脉冲前沿的限制，获得具有快前沿的高压脉冲。搭建了32级Marx样机，实验中通过调节直通时间，在100 Ω的低阻负载上获得了电压上升沿35 ns、脉宽800 ns、电流186 A的高压脉冲。对比并分析了充电管和放电管直通时间对上升沿的影响，发现直通时间越长，脉冲电流的前沿越快。输出端的峰值电流最大可达186 A。表明该脉冲电压源可以有效地提高电流的输出，提高系统带载能力。该方案相比于传统的改进方法，提高了系统抗干扰能力的同时，也减少了所使用开关管的数量，降低了脉冲电源的成本。
全固态Marx发生器 大电流 方波脉冲 上升沿 all solid-state Marx generator high current square wave pulse rising edge 强激光与粒子束
2024, 36(2): 025003
强激光与粒子束
2022, 34(9): 095017
1 西南技术物理研究所, 成都 610041
2 电子科技大学 航空航天学院, 成都 610054
3 中国兵器科学研究院, 北京 100089
在激光等离子体机理的研究中, 为实现灵活的界面配置和多路脉冲激光器高精度的时序延时, 设计了一种基于微控制器STM32和FPGA的多路时序延时控制系统。重点介绍了基于FPGA的多路ns级时序信号和基于ucGUI的触摸屏界面的设计。另外, 采用高速光电隔离技术和高速FET开关电路技术, 对驱动电路进行了设计, 缩短了输出脉冲上升沿的时间, 提高了系统延时精度、驱动能力和抗干扰性能。测试结果表明, 该设计每路延时可调, 调节范围为5 ns~10 ms, 最小可调步进为5 ns, 延时误差小于1 ns。
脉冲激光 高精度延时 陡上升沿 pulse laser high-precision delay steep rise FPGA FPGA ucGUI ucGUI 强激光与粒子束
2016, 28(12): 125005
中国工程物理研究院 应用电子学研究所，四川 绵阳 621999
介绍了一种大功率激光二极管阵列驱动电源的设计方法。对电源的组成、工作原理和电流上升前沿影响因素进行了详细分析, 对输出线结构和反馈电路进行优化，有效地解决了大电流、长距离传输条件下电流脉冲前沿缓慢的问题。测试结果验证了设计思路的可行性，驱动电源实现了0~300 A 连续可调、稳定度优于0.3%的输出，在300 A,40 m 输出时脉冲前沿24.7 μs，为同类型的大功率激光二极管阵列驱动电源的工程化应用奠定了基础。
激光二极管阵列 恒流源 L-C 串联谐振 脉冲上升沿 laser diode array constant current source L-C series resonance pulse rise time 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(3): 454
1 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
2 西北核技术研究所, 西安 710024
实验研究了长60 m、宽20 m、高10 m的大尺寸TEM天线的传输特性,其脉冲源采用薄膜开关与天线一体化设计,输出电压幅值可达10 kV,上升沿约1.2 ns.实测了TEM天线内部的电场分布,研究了该大尺寸TEM天线中电场分布规律,给出了脉冲上升沿与传输距离的关系、脉冲幅值与传输距离的关系,总结了快沿双指数波在天线中传输的高频损耗特性,给出了实验空间的选择方法.研究结果表明:上升沿随传输距离呈线性增大趋势,两极板中间测点增大速度最快,传输50 m距离,上升沿增大约1.2 ns;电场幅值随传输距离呈指数减小趋势.
TEM天线 传输特性 场分布 上升沿 幅值 TEM antennas propagation properties radiated field distribution rise time altitude 强激光与粒子束
2015, 27(6): 063202
1 西安交通大学 电气工程学院, 电力设备与电气绝缘国家重点实验室, 西安 710049
2 国网宁夏电力公司电力科学研究院, 银川 750001
为了对ns级上升沿的电磁脉冲电场进行测量，研制了一种基于D-dot渐进圆锥天线的电场传感器。设计采用单极子渐进圆锥天线作为电场传感器的接收天线，并通过建模仿真验证了该天线的性能; 通过电光转换模块将天线感应的电信号转换为光强度信号并通过光纤传输; 利用软件积分对传感器测得的电场微分信号进行处理; 通过测试试验验证了传感器的性能。研究表明，所研制的电场传感器能够测量上升沿大于1.5 ns的脉冲电场，具有体积小、线性度高的优点。
渐进圆锥天线 ns上升沿 电磁脉冲 电场 传感器 asymptotic conical antenna nanosecond rise time electromagnetic pulse electric field sensor 强激光与粒子束
2015, 27(4): 043201
基于三维激光成像雷达成像性能的需求,设计了一款应用于其发射系统的半导体激光器脉冲驱动电源。在对驱动电路模型理论分析的基础上,选取了RF高速功率开关,并运用PSPICE工具对驱动电路进行了仿真分析,设计出了一款峰值电流可达30 A,上升沿小于2 ns,脉宽小于6 ns,重复频率15 kHz的LD脉冲驱动电源。该设计满足激光成像雷达发射系统的技术指标要求。
半导体激光器 脉冲驱动 大电流 窄脉宽 上升沿 LD pulsed driving high-peak narrow pulse rising edge
中国工程物理研究院 流体物理研究所， 四川 绵阳 621900
利用解析方法和电路模拟方法研究了阻抗变换器功率传输效率的优化设计。电路计算中，采用了脉冲上升沿等效的正半周正弦波作为输入波形的假设，并忽略了水介质能量损失的影响。首先对比了线性、饱和型变化和陡变型变化3种典型阻抗的功率和能量传输效率，分析讨论了影响指数型阻抗变换器功率传输效率的关键影响因素，并得到了功率传输效率最大化的中间参数和符合系数的参数范围。讨论了实际设计中应注意的绝缘安全系数的结构设计、杂散参数对阻抗计算的影响、水介质能量损失等问题。
指数型阻抗变换器 上升沿等效 功率传输效率 exponential impedance transformer rising edge equivalence power efficiency
采用高质量半绝缘碳化硅(SiC)单晶材料制作了超快高耐压大功率SiC光电导开关。应用氟化氪准分子脉冲激光器作为激发光源,得到了脉宽为40 ns,上升沿为9.6 ns 的超快响应的电脉冲,开关的上升沿存在两个不同阶段。测试开关两端电压从1 kV到10 kV时开关导通的电压波形表明,开关的导通电阻随电压的增加不发生明显变化,开关在导通态时导通电阻在12 Ω左右。采用92 Ω精密电阻作为负载,计算得到开关两端外加11 kV电压时通过其电流峰值高达159 A,此时峰值功率达到1.4 MW,在此范围内未出现载流子饱和现象。
碳化硅 光电导开关 上升沿 导通电阻 大功率 silicon carbide photoconductive semiconductor switch rising edge on-state resistance high power
哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
实验探索了较低氩气气压下激光产生的条件。利用X射线二极管(XRD)测量了毛细管放电激励类氖氩46.9 nm软X光激光的输出。在其他实验参量不变的情况下,改变主脉冲电流的波形,比较了激光尖峰与背景光的相对位置。实验结果表明,当氩气气压为23 Pa时,激光产生时间相对于不同的电流上升沿是一个在小范围内基本稳定的值,约为40 ns左右；激光尖峰产生于背景光的峰值附近,表明激光尖峰是产生在等离子体被压缩到轴心后的停滞阶段。实验结果证实了只有当等离子体的电子温度、电子密度同时在最佳范围时才能产生软X光激光,并且主脉冲电流对等离子体压缩加热到合适产生激光的电子温度需要一个相对固定的时间；这个时间与主脉冲电流前沿的快慢无关。
X射线光学 软X光激光 毛细管放电 电流上升沿 激光产生时间
