[发明专利]一种多通道分时触发脉冲开关、激光系统及激光产生方法

说明书

本发明公开了一种多通道分时触发脉冲开关、激光系统及激光产生方法，该脉冲开关包括：单通道脉冲开关、分时触发器、绝缘筒和放电室隔离盘，单通道脉冲开关的数量大于1，分时触发器的触发脉冲的路数与单通道脉冲开关的数量相同；该激光系统包括所述脉冲开关、充电电感、储能电容、峰化电容、激光腔和激光发生设备；该方法包含以下步骤：充电电感为储能电容充电后，各个单通道脉冲开关在分时触发脉冲的作用下分时导通，储能电容为峰化电容充电从而向激光腔放电形成激励源进而产生激光；本发明实现了高功率脉冲气体激光器在高功率输出条件下的稳定工作，有效延长一次启动时的激光器工作时间。

技术领域

本发明涉及气体激光器技术领域，更具体的说是涉及多通道开关分时触发脉冲气体激光器。

背景技术

高功率脉冲气体激光器由于输出能量高、脉冲宽度窄，与材料作用时具有较高的耦合效率，同时又可以使材料的分子断键，因而在新材料制备、材料改性和材料加工领域有着重要应用，在能量光电子产业中也占有重要比例。

高功率脉冲气体激光器虽然有诸多技术优势，但其技术难度较大，在器件发展上进展较慢，目前最好的脉冲CO₂激光器商品化器件只有5KW水平，准分子激光器商品化器件只有200W水平，形成这种局面的主要原因就是受此类激光器脉冲形成系统的技术性能制约，开关系统不能导通大功率、不能长时间稳定工作；而此类激光器要满足市场应用需要，脉冲CO₂激光器商品化器件应该达到50KW水平，准分子激光器商品化器件达到2kW水平，所以进一步推动高功率脉冲气体激光器技术发展，具有重要意义。

高功率脉冲气体激光器的激光放电腔电极一般长度在1000mm左右，电极宽度50mm左右，因放电不均匀及绝缘下降引起的烧蚀现象经常发生，而处于同样的导通参数下，脉冲功率开关的等效电感、放电室结构、散热等条件的限制，使得开关电极的尺寸形状不能有太多的延伸空间，脉冲功率开关的电极面积一般只有50×30mm左右，与激光放电电极面积相差几十倍，尽管脉冲功率开关电极材料要优于激光放电电极材料，但是小空间及小放电面积决定了脉冲功率开关的工作条件更加恶劣，因此高功率脉冲气体激光器技术的发展首先在于脉冲功率开关技术的发展。脉冲功率开关作为高功率脉冲气体激光器的核心部件，在工作时要承受几kA瞬时电流，电极表面达到上万度高温，放电等离子体膨胀也会引起绝缘方面的问题，总之在大电流导通情况下，开关电极放电空间条件十分恶劣，这就直接导致开关性能下降，必然影响激光输出稳定，甚至导致激光器异常停机。

在高功率气体激光器中，一般采用多只闸流管开关管并联工作，这样可以在每只闸流管满负荷时，提升总激励功率；也可以在功率一定下用几只闸流管分流，降低单只管子的工作负荷；还可以采用多只闸流管开关轮换工作模式；但这三种技术方案都使用多只闸流管，不但会使系统结构复杂，也会大幅提升器件成本，而且闸流管的工作频率受限制、耐冲击性差，反而更容易会引起激光器系统的不稳定。

因此，如何提供一种脉冲开关和脉冲气体激光器实现高功率脉冲气体激光器在高功率激光输出条件下稳定可靠运行是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多通道分时触发脉冲开关和脉冲气体激光器，通过对激光器工作性能起关键作用的脉冲功率开关新结构的设计和间歇工作方式的采用，实现高功率脉冲气体激光器在高功率输出条件下的稳定工作。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多通道分时触发脉冲开关，包括：单通道脉冲开关和分时触发器，所述单通道脉冲开关的数量大于1，所述分时触发器的触发脉冲的路数与所述单通道脉冲开关的数量相同；

每个所述单通道脉冲开关均包括高压电极和地电极，相邻两个所述单通道脉冲开关的高压电极相互独立，相邻两个所述单通道脉冲开关的地电极电连接；

所述分时触发器的触发脉冲分别输送至各个所述单通道脉冲开关，用于控制各个所述单通道脉冲开关的导通时间和间歇时间。