[其他]脉冲发射管激光光闸驱动器

说明书

一种脉冲发射管激光光闸驱动器，本发明属于激光调制技术领域，本发明解决激光脉冲调制技术中的难题，同时具有高的开关速度（毫微秒量级），高重复开关速率（兆赫量级）和高工作电压（可到７ＫＶ）。由于使用普通商品化电子管元件－－脉冲发射管，本发明具有高可靠性、长寿命和低成本特点。

本发明属于激光调制技术领域。

所谓光闸，也就是一种100%调制度的电子光学调制器。用于激光光腔内以Q突变原理产生短脉冲辐射时，常称Q开关。众所周知，作为通常的焦总式光闸，根据所用电光晶体和运用方式的不同，其开关电压（半波电压）一般高达3-7KV;并要求毫微秒（ns）量级的开关速度;许多应用又要求10KH_z（多为连续性脉冲激光器）甚至1MH_z以上的开关速率（如序列脉冲激光器）。同时具备这三种性能的光闸一直是人们所追求的目标。国内外现有技术所使用的电光晶体开关（也称普克尔盒）驱动电路有三种：一.闸流管（包括可控硅）电路，其响应速度和重复速率都达不到上述要求，二.触发管电路（象国产的冷阴极触发管和美国的KN22触发管），其速度满足要求，但它基本上属于单次性或低重复速率器件（最高几百H_z），也不能满足上述要求，三.多级雪崩管电路，虽可达到ns级的速度，但凭借多级串联或并联马克斯（MARX）电路工作，因而也不适宜于高压高速率工作，且对管子的一致性要求严格，寿命低，可靠性差。所以同时具备高速度、高速率和高电压三个技术指标的实用性光开关一直是光电子技术中的难点之一。

本发明解决以上技术难题，利用普通商品化的电子管元件-脉冲发射管，完满地研制出具有高速度、高速率和高电压技术指标的激光脉冲光闸驱动器，并具有高可靠、长寿命和低成本的特色。

该驱动器达到上述三高的技术指标的核心器件（也是本发明所采用的核心器件）是一种小型高速脉冲振荡管，它是一种脉冲束射四极管，极间电容较小，针对负载情况使本管运用到最佳状态，恰当利用其伏安特性以及合适的脉冲触发电路发掘了其潜力。对于电阻型负载自不必说，对于100Pf以内的电容负载，所能达到的技术指标是：最高开关速度1～2ns，一般不大于5ns，脉冲重复率100KH_z～1MH_z（潜力可达10MH_z），驱动电压3～7KV，分别适用于连续性重复脉冲驱动，单边式驱动或双边差动式驱动，通常的电光晶体开关普克尔盒可视为一电容负载，一般＜10Pf。

通常的普克尔光闸都是由电压驱动器和电光晶体二部分组成，依靠普克尔效应（线性电光效应）实现光开关作用。其技术关键是驱动器，它的基本电路形式有二种，分别示于图（1）和图（2）。

图一是单边驱动方式，使用于脉冲反射式（PRM）Q开关激光器。（1）是触发电路，（2）是电子开关管-脉冲发射管单元，（3）是隔离器，（4）是电容器，（5）是电光晶体组件-普克尔盒，（6）是高压直流电源。由于脉冲发射管（2）的快速特性，使电光晶体组件（等效为电容）获得单边快速前沿的透过率函数，从而起到快速光闸作用。

图二是双边差动方式，例如可以使用于激光器的腔倒空等技术中和锁模光脉冲选择器等。（2）和（7）是电子开关管-脉冲发射管单元，（3）和（8）是隔离器，（4）和（11）是电容器，（5）是电光晶体组件，（10）是高压直流电源。本发明使电光晶体组件获得快速前沿和快速后沿的透过率函数，如矩形脉冲或单边梯形脉冲和前后沿幅度不对称的矩形或单边梯形脉冲等。

该驱动器也同样适用于利用传输线或布鲁林（BLUMLEIN）电路形成矩形脉冲。