直流供电零电流变换串联谐振激光电源

设计了一款采用串联谐振全桥逆变电路结构的灯泵浦激光电源.在对电源信号发生电路、隔离驱动电路和逆变谐振电路等模块进行分析和设计的基础上,设计了一款重频达5 Hz,最高重频达10 Hz的灯泵激光器驱动电源.该电源不但满足5 Hz灯泵激光器的技术要求,而且具有尺寸小、充电效率高和结构简单等优点.     

采用单开关谐振电路的脉冲电源设计

谐振电路可以实现软开关,减小开关损耗,而广泛应用于电力电子领域。谐振电路工作在特定模式下可以产生脉冲形式电压,相较于其他脉冲发生器拓扑具有开关数量少、低开关损耗和低电磁干扰(EMI)的优点。谐振电路通常需要半桥或全桥转换器产生一个方波激励,本文提出了一种结合脉冲变压器和单开关谐振电路的脉冲电路,主电路只需使用一个半导体开关,便可通过谐振电路和脉冲变压器在副边得到高压脉冲,且可以实现零电流关断(ZCS)。对电路的工作过程进行了理论分析,并搭建了样机进行了带载实验。试验结果表明,在介质阻挡放电(DBD)负载上实现了频率为10~20 kHz、幅值为5~10 kV的正弦脉冲电压。该电路结构简单,成本低,安全可靠。     

变母线电压的LLC高压电容充电电源设计

提出了一种两级式可变母线电压的高压电容充电电源技术方案,该拓扑在半桥LLC谐振电路的基础上增加了一级图腾柱无桥功率因数校正（PFC）电路,通过改变母线电压来解决传统LLC谐振电源在输出更高电压时,工作频率变化范围过大带来的充电效率下滑的问题。由于图腾柱电路本身具备功率因数校正的功能,该电源设计还拥有能够直接从电网取电而不影响电网电能质量的优势。首先介绍了本电源设计中两部分的电路拓扑和工作原理,采用等效电阻法分析了电容负载下的电源输出特性。针对前级图腾柱电路设计了双环控制器以实现对母线电压和功率因数的控制,针对后级LLC电路提出了比例积分（PI）加低通滤波的恒流控制器以降低高频噪声带来的不利影响。最后通过模型构建与仿真分析,研究了高压电容充电电源3 000 V/1 A时的充电特性,验证了本电源技术方案、设计和控制策略的可行性。     

基于混合控制LLC谐振变换器的设计与分析

根据半桥LLC谐振变换器的拓扑结构,采用了一种混合控制方式,整合了电荷控制和传统频率控制两种控制方式。与目前的电荷型控制、双频率控制等常用控制方式相比,该控制方式增加的频率补偿斜坡,使得补偿器的设计十分简单,改进的线路瞬态性能可降低输出电容器值。根据基波分析法得到半桥LLC谐振变换器等效电路,确定了直流增益与品质因数、归一化频率和谐振电感与励磁电感的比值之间的关系式,并由该关系式设计出合适的谐振器件参数。通过混合控制方式与设计的LLC谐振参数搭建了一台5 kW/±85 V半桥LLC谐振变换器进行实验验证,实验结果显示,该样机动态特性良好,能够得到稳定的输出电压和具有较高的传输效率,验证了所采用的控制方法和基波分析法设计的LLC谐振参数的可行性。     

电抽运有机准晶光子晶体激光器及其特性研究

利用有机共轭聚合物MEH-PPV优良的发光特性和光子晶体对光的调制特性,设计制备了有机半导体二维平板的准晶光子晶体激光器。该激光器是以MEH-PPV为增益介质,利用二维平板准晶光子晶体点缺陷和上下电极表面作为反射膜共同构建激光器的微腔,获得了具有激射效应的电抽运8重准晶垂直腔面发射激光器。该激光器的阈值电流为8 m A,激射波长为606 nm,谱线半峰全宽为0.5 nm,接近光纤光谱仪的分辨率极限。     

一维随机激光器中准态模的饱和特性研究

针对随机激光器的半经典理论是应用电磁场时域有限差分法数值求解半经典随机激光模型方程组，基于半经典理论数值研究了一维随机激光器中准态模式的饱和特性，获得了不同准态模的空间分布和频谱分布图。计算结果分析显示：准态模式的某些特征参数如局域程度将会影响系统的饱和特性。利用这一结果，可以通过单频抽运方法选择具有低阈值、高饱和强度的准态模式作为整个激光系统的稳态输出模式。     

LD泵浦的准连续输出双包层掺镱光纤激光器

介绍了光纤激光器的理论模型和结构组成,搭建了976nm激光二极管（LD）泵浦的准连续输出双包层掺镱光纤激光器系统。制作了激光脉冲电源方波发生电路,该电源在脉冲工作模式下重频≤1000Hz,脉宽从10μs-50ms可调,占空比≤50％。分析了稀土掺杂双包层光纤的各项性能和能级系统,并实验研究了准连续掺镱双包层光纤激光器的输出特性。在最大泵浦功率为8．12w,重频为50Hz和脉宽为10ms下,测得其最大脉冲输出功率为2．67w。     

一种掺钕光纤激光器与倍频技术实现的数值模拟

从双包层光纤激光器的速率方程和光传输方程出发，建立数学模型，进行数值计算并对掺钕光纤激光器输出功率沿光纤的分布以及不同光纤长度下抽运功率和输出功率沿光纤的分布进行了数值模拟。以808nm半导体激光器为抽运源，掺钕双包层光纤为增益介质，并以KTP作为倍频晶体，计算并模拟其倍频效率和相位匹配角。最后，对光纤激光器及其倍频的实现进行了模拟研究。结果表明，该光纤激光器能够高效率地实现可见光输出。     

大功率TEA CO2激光器的脉冲激励电源

为了进行大功率TEA CO2 激光器的研究工作,选用大功率旋转火花开关作为功率开关器件,制作了一种由高压谐振充电电路、高抗干扰的开关触发器、大功率旋转火花开关以及倒空式L-C反转电路等组成的脉冲激励电源。在大功率TEA CO2 激光器的实际工作中进行了测试和评估。实际结果表明,我们研制的脉冲激励电源可以满足大功率TEA CO2 激光器的特殊工作要求。其重复工作频率可以在100Hz～400Hz之间任意设定,输出工作电压可达40kV～50kV,电源平均功率大于220kW,电源峰值功率高达1000MW。     

大功率高压恒流充电源研制

设计制作了一台大功率高压恒流充电源。该电源采用全桥串联谐振恒流充电拓扑结构,实现了0~30kV范围内输出可调,设计最大平均充电功率5kW。简要分析了电路的工作过程,给出了电路参数设计方法和设计实例,并进行了电路仿真和初步实验研究。实验中,使用该电源对18μF电容实现了30kV,0.1Hz重频充电,充电功率约1.35kW,目前电源已累计充放电万余次,运行稳定可靠。     

A CW CO2 laser using a high-voltage Dc–dc converter with resonant inverter and Cockroft–Walton multiplier

I propose a high-voltage Dc–dc converter for a CW (continuous wave) CO₂ laser system using a current resonant half-bridge inverter and a Cockcroft–Walton circuit. This high-voltage power supply includes a two-stage voltage multiplier driven by a regulated half-bridge series resonant inverter. The inverter drives a step-up transformer and the secondary transformer is applied to the voltage multiplier. It is highly efficient because of the reduced amount of switching losses by virtue of the current resonant half-bridge inverter, and also due to the small size, low parasitic capacitance in the transformer stage owing to the low number of winding turns of the step-up secondary transformer combined with the Cockroft–Walton circuit. I obtained a maximum laser output power of 44 W, a maximum system efficiency of over 16%, and the stability of laser output power of about 4.6% in this laser system.     

High Power Pulsed Laser Power Supply Based on IGBT

ＨｉｇｈＰｏｗｅｒＰｕｌｓｅｄＬａｓｅｒＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＢａｓｅｄｏｎＩＧＢＴＷＡＮＧＸｕｅｌｉ；ＹＵＹｉｚｈｏｎｇ；ＺＨＡＮＧＲｕｉ；ＷｕＦｅｎｇ；ＹＡＯＪｉａｎｑｕａｎ（ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｔｉａｎｊ...     

AC-chopper application for CW CO2 laser

A microprocessor-based algorithm was developed to control the power supply to a CO₂ laser using an AC-chopper method. This system was connected directly to a CO₂ laser tube without the need for a dc-dc converter or the storage capacitance of a multilevel circuit. The typical CO₂ laser power supply system had a full-bridge series resonant inverter or voltage multiplier. AC-to-AC converter schemes using zero voltage switching (ZVS) can be used efficiently and economically for low and medium power applications.This paper reports the performance characteristics of a symmetrical AC-chopper technology that can maintain the quality of the ac output of a CO₂ laser tube, regardless of the amount of switching loss. The laser was operated to an output power, maximum system efficiency total gas mixture of 37.2 W, 92%, and CO₂:N₂:He=1:9:15, respectively. The laser system, AC-chopper power supply and its operation were examined.     

CO2激光作用下运动石英玻璃的温度分布

 研究了运动石英玻璃板在CO₂激光作用下的热效应，在考虑表面辐射和空气对流的情况下建立了数学模型，采用有限元软件ANSYS进行数值计算，得到了运动情况下石英玻璃的温度分布。比较了激光功率、光斑半径和运动速度对温度分布的影响，得到了温度分布与运动速度和激光参数之间的关系。结果显示石英玻璃板的表面温度随激光功率的增加而增加，随光斑半径、运动速度的增加而减小。     

用电光采样法测量相对论电子束团长度

介绍了电光采样法测量电子束束团长度的实验原理和装置,理论分析并模拟计算了被测电子束团库仑场分布、ZnTe晶体的电光效应与束团电场的关系,并利用琼斯矩阵法分析了探测光通过电光晶体时在束团电场作用下的偏振变化、测量信号与束团长度的关系等。分析表明:测量中应使束团库仑场垂直于ZnTe的［001］方向,探测光偏振方向与ZnTe晶体y″轴成45°或者135°夹角,1/4波片快轴与探测光偏振方向夹角应取45°,这时平衡探测器输出信号与束团库仑场Eb成正比。1/4波片的作用是将电光晶体的工作点从非线性段移到线性段,平衡探测的作用是简化信号与Eb的关系,并提高信噪比。为实际测量应用提供参考。     

强激光对星载光电探测系统的干扰与破坏研究

建立了激光辐照星载光电探测器的数学模型,对激光干扰和破坏星载光电系统的机理进行了研究,分析了激光光束与探测器光轴的偏角对干扰和破坏的影响.以CO2激光辐照HgCdTe探测器的实例,研究了强激光对探测单元的破坏,得到其损伤阈值曲线,并从理论上证明了强激光对星载光电探测系统干扰和破坏的可行性.     

Diffusion and vibrational bottleneck in optically pumped submillimetre lasers

By observing the time dependence of the onset of the submm laser power in the millisecond time scale, just after the switching on of the pump laser, the vibrational bottleneck due to diffusion and vibrational relaxation has been clearly exhibited in CH₃F, D₂CO and HCOOH submm lasers. Experimental results are compared with those deduced from a simplified rate equation model. Both show a diffusion limited regime and a collisional regime.     

Simplified power supply for long pulse CO2 laser using zero cross switching technique

We propose a simple power supply for a longitudinally pulsed CO₂ laser with long pulse duration by the switching control of AC line (60 Hz) on HV leakage transformer primary, which can generate long pulse of about 3 ms compared to a typical pulsed power supply. In this power supply, a low voltage open loop control for high voltage discharge circuit is employed to avoid the HV sampling or switching, and AC line voltage switched directly by a SCR is applied to the leakage transformer primary. Thus, there is no need of a rectified bridge and an energy-storage capacitor in the discharge circuit, and the leakage transformer allows one to omit a current-limiting resistor. In order to control the laser output power, the pulse repetition rate is adjusted up to 60 Hz. A ZCS circuit and a PIC one-chip microprocessor are used to control the gate signal of SCR precisely.     

激光电源脉冲功率切换电路仿真分析

激光电源脉冲功率切换电路稳定工作是电源可靠性的保证。电路参数选取直接影响晶闸管、二极管的工况,而晶闸管的良好工况是保证切换激光电源长期可靠运行的基本条件。基于PSCAD软件建立切换电路的仿真模型,重点仿真分析了阻容电路参数配置、限流电阻、并联晶闸管触发同步性对晶闸管和二极管的影响。仿真结果表明,电流上升率过大是晶闸管门极损坏的原因,关断支路中的反向过压是二极管损坏的原因。并针对实际电路,提出晶闸管二极管保护的优化配置方案。