强激光脉冲能源系统电路优化

　　0 引言

　　强激光技术是近年来物理学研究中的活跃领域，激光辐射效应及破坏机理研究、激光ICF（惯性约束聚变）等的研究成果展示了强激光技术在军事、民用中的广阔应用前景。以电容器为储能单元的大功率能源系统是强激光装置的重要组成部分，它为氙灯负载提供满足能量、功率和波形要求的激励脉冲。计算机自动测控系统对能源系统进行自动检测和控制，构成闭环控制，提高了系统的可靠性、稳定性、安伞性。基于光电隔离技术的信号变换隔离系统实现了系统主放电电路和测控系统的绝缘隔离，提高了系统的抗电磁干扰能力和安全性。

　　强激光装置(如Nova、神光-Ⅱ、星光)均采用开关一端接地的电路结构。本文研制的100 J输出激光功率放大系统配套能源单元及测量与控制单元采用以高压大电流真空开关为核心的电容器一端接地放电电路，电路结构简单、紧凑，易于模块化，并能有效抑制电磁干扰和地电位的抬高。

　　l 能源系统基本组成

　　根据激光放大系统的要求，能源系统分为三级，每级为两路氙灯提供泵浦能量。

　　每路能源系统包括6个单元：供电单元、充电及安全泄放单元、储能单元、脉冲成形单元、控制单元、放电参数测量单元。

　　供电单元由隔离变压器、配电开关柜，滤波单元组成，实现市电输入控制及滤除电源干扰等功能。

　　充电及安全泄放单元由调压模块、PLC、高压变压器及充电电阻、泄放电阻和真空泄放继电器组成，实现市电低压电能向储能单元高压电能的转换，同时实现安全卸载和安全接地。

　　储能单元是电容器组，实现高压电能的储存，并和脉冲成形系统一起实现功率放大。

　　脉冲成形单元由高压大电流真空放电开关及其触发系统、脉冲形成电感、低损耗传输电缆等组成。该单元的核心是真空放电开关及其触发系统。它将电容器组的准静态高压电能转换为满足氙灯能量、功率和波形要求的高功率脉冲，由氙灯将电能转换为符合激光器要求的合适有效的光能。