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激光二极管触发大电流GaAs 光电导开关

时间:2015-11-16 16:42 作者:admin 点击:

成果简介:
      用能量为4 μJ的激光二极管触发2 mm间隙GaAs 光电导开关,在偏置电压为6 kV的条件下,在0.1Ω 负载上得到1.45kA的强流电脉冲。利用电路模型和光激发电荷畴理论分析开关放电过程的瞬态电学特性,解释了开关工作在非线性模式但是没有出现lock-on现象的原因。该GaAs 光电导开关可以做成一个价格低廉、集成高的超快脉冲功率源。
      成果内容提要:
      本研究在6 kV偏置电压,140 nF储能电容下,4微焦弱光触发GaAs光电导开关,得到1.45 kA强电流。该GaAs 光电导开关及其触发源系统作为超快高功率脉冲源,具有光电隔离,其应用背景是武器点火装置,可以有效抵御电磁干扰,提高可靠性;同时,作为超快高功率脉冲源,可用于电子干扰与对抗,以及相应的技术领域。
      国外的研究组利用复杂的光学系统,在GaAs 光电导开关表面获得多条线状电流丝的方法,用毫焦量级激光触发1 cm间隙开关,在偏置电压为60 kV时,得到kA量级的电流。
      该工作在偏置电压低于国外研究组1个数量级,触发光能量低于国外3个数量级的情况下,利用单个商用激光二极管获得kA量级的大电流。该GaAs 光电导开关及其触发系统具有全固态、体积小、价格低廉的优势。
      作品创新点主要为:
      (1) GaAs 光电导开关的触发光源用激光二极管,替代传统的提及庞大的固体激光器。可以得到低成本,小体积的高功率脉冲源。
      (2) 对GaAs 光电导开关触发设计,高耐压设计等,使得在微焦量级弱光触发下,在亚欧姆负载上得到kA量级的强流电脉冲。
      (3) 利用电路模型和光激发电荷畴理论解释电脉冲波形没有出现lock-on现象的原因。
      社会反映:
      该研究成果在中国工程物理研究院、中国兵器集团213所、西安光机所、上海微系统所等科研机构得到应用并获得好评。