超低重复频率高压矩形脉冲电源

论文摘要

现代光学和光电子学的发展对于激光提出了更高的要求,如何获得更宽波长范围内的各种光源,是目前该领域的研究热点。而准相位匹配技术来实现非线性晶体高效频率转换是获得较宽波长的好办法。近年来随着材料学和制造工艺的不断发展,利用体材料,例如LiNbO3等晶体,制成周期极化LiNbO3（PPLN）,即铁电畴反转光栅,进行准相位匹配,是目前为止较为先进的方法。而通过外加电场极化的方法,获得非线性晶体铁电畴反转光栅,是目前普遍采用,且被证明非常有效的方法。为了满足外加电场极化法制作具有周期性畴反转结构的非线性晶体的需要,本文设计了一种能输出超低重复频率高压矩形波脉冲的电源装置。本文电源的核心部件是飞盘式机械火花开关,利用该部件的开通与关断,就可以实现电源输出脉冲为矩形方波。而通过对飞盘式机械火花开关的控制与调整,就能够实现电源输出脉冲重复频率在0. 5-100Hz范围可调,输出电压在2-10kV范围可调,输出脉冲电流大于300μA,输出脉冲宽度在0. 2%-50%周期内可调,输出脉冲平顶下降小于2%,输出高压的线性度和稳定度均满足电场极化法的要求。在本文设计的电源中利用了步进电机作为控制飞盘式机械火花开关的元件,同时对飞盘式机械火花开关的构造进行了详尽的设计,利用其转动电极之间的间隔角度不同,实现了对电源输出高压脉冲的脉冲宽度的调节。使用本电源多次对LiNbO3晶体进行电场极化试验,同国内外已经取得的实验效果相比,本文中的LiNbO3晶片铁电畴反转光栅效果明显。而且本文电源同该领域中其它电源相比,具有价格低廉,操作简单,频率、脉宽、脉冲强度调节范围广的优点,可以说达到了该领域的先进水平。通过适当的改变实验条件,以及简单的更换电源部件,本文电源也可满足不同种类,不同厚度非线性晶体材料的极化要求,完全可以应用于批量生产具有畴反转结构的非线性晶体。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1. 1 选题背景
• 1. 2 本文电源的应用领域
• 1. 2. 1 准相位匹配技术
• 1. 2. 2 铁电畴反转机理
• 1. 3 火花隙开关工作原理
• 2 超低重复频率高压矩形脉冲飞盘式机械火花开关电源
• 2. 2 电源的具体工作过程
• 2. 2. 1 电源整体的工作状态
• 2. 2. 2 电容储能及脉冲成形
• 2. 2. 3 飞盘式机械火花开关
• 2. 2. 4 电源输出脉冲的脉宽调制办法
• 2. 2. 5 负载晶片的保护措施
• 2. 3 实验结果
• 3 电源中步进电机的使用
• 3. 1 步进电机简介
• 3. 2 本电源中的步进电机及其驱动器
• 3. 3 TL494及其在本电源中的应用
• 3. 3. 1 TL494简介
• 3. 3. 2 TL494在本文电源中的应用
• 4 高重复频率高压飞盘式机械火花开关电源的设计
• 4. 1 直流电机代替步进电机的分析
• 4. 2 直流电机在本电源中使用的设计
• 4. 2. 1 直流电机调速方法简介
• 4. 2. 2 一种新的直流电机调速方法
• 结论
• 参考文献
• 附录A 电源输出脉冲波形图
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书