[发明专利]一种激光烧蚀触发薄膜开关和方波发生器

说明书

为了解决现有的用于纳秒级快前沿脉冲功率源的薄膜开关寿命短、导通稳定性和可靠性低的技术问题，本发明提供了一种激光烧蚀触发薄膜开关和方波发生器。其中，激光烧蚀触发薄膜开关包括薄膜开关底板，沿同一轴线依次设置在所述薄膜开关底板上的中空柱状阴极、绝缘薄膜和阳极；阴极一端开口，另一端封闭，且封闭端上沿阴极轴向开设有通光孔；阴极内侧壁上设有内螺纹；还包括通过激光器套筒支撑件固定支撑于薄膜开关底板上的激光器套筒、与激光器套筒一端相接的激光器套筒封盖；激光器套筒另一端与阴极螺纹连接；激光器套筒内设置有激光器；激光器的出光口位置与阴极上的通光孔相对应。

技术领域

本发明涉及一种闭合开关装置，具体涉及一种适用于快前沿脉冲功率设备的薄膜开关和方波发生器。

背景技术

利用储能器件储能后通过输出开关闭合放电来产生快前沿脉冲是目前较为常见的脉冲功率装置技术方案。其中，闭合开关是脉冲功率装置的重要组成部件，其导通时间、击穿稳定性以及回路电感都将直接影响脉冲功率装置的输出参数。

常见的用于脉冲功率装置的闭合开关主要有气体开关、半导体开关和绝缘薄膜开关。气体开关通过改变气压，可产生高幅值脉冲，但由于气压与气体击穿的关系不严格遵守线性关系，因此输出稳定性差，且操作复杂；半导体开关常用于重频脉冲源中，开断稳定性好，但输出幅值较低、上升时间较长。相较而言，绝缘薄膜开关具有耐压高、电感低的特点，适用于纳秒级快前沿的高压脉冲功率源。

申请号为2014200582474的中国专利中公开了一种基于薄膜开关的全自动方波发生器，该发生器中采用了金属细针穿过阴极，刺破绝缘薄膜进行触发的薄膜开关。但是这种机械触发结构易出现卡针现象，且在多次使用后针尖老化变钝，影响触发结构的稳定性和可靠性。同时，金属细针在触发过程中会改变开关电场分布，影响开关导通性能。

发明内容

为了解决现有的用于纳秒级快前沿脉冲功率源的薄膜开关寿命短、导通稳定性和可靠性低的技术问题，本发明提供了一种激光烧蚀触发薄膜开关和方波发生器。

本发明的技术方案为：

一种激光烧蚀触发薄膜开关，包括薄膜开关底板，以及沿同一轴线依次设置在所述薄膜开关底板上的阴极、绝缘薄膜和阳极；

其特殊之处在于：

所述阴极为中空柱状结构，一端为开口端，另一端为封闭端；阴极的封闭端上沿阴极的轴向开设有通光孔；阴极的内侧壁上设置有内螺纹；

还包括通过激光器套筒支撑件固定支撑于所述薄膜开关底板上的激光器套筒、与激光器套筒其中一端相接的激光器套筒封盖；

所述激光器套筒另一端的外侧壁上，与所述阴极配合处设置有外螺纹，激光器套筒与阴极通过螺纹副连接；

激光器套筒内设置有激光器；所述激光器的出光口位置与阴极上的通光孔相对应。

进一步地，激光器出光口处设置有调焦透镜，调焦透镜用于使得绝缘薄膜上的光斑直径小于0.5mm。

进一步地，阳极外依次套装有阳极同轴绝缘子和阳极接地套筒，三者构成前端尺寸大，后端尺寸小的渐变同轴结构；阴极外套装有阴极固定装置，阴极与阴极固定装置间通过铍铜簧片保持紧密电连接；阴极固定装置与阳极接地套筒通过接地连接片联接。

进一步地，所述激光器采用波长452nm、功率3W的二极管激光器。

进一步地，阴极固定装置、阳极接地套筒、阴极和阳极均采用黄铜制成。

进一步地，阳极同轴绝缘子采用尼龙制成。

进一步地，绝缘薄膜采用棕色聚酰亚胺薄膜。

本发明同时提供了一种方波发生器，其特殊之处在于：包括上述的激光烧蚀触发薄膜开关。