[发明专利]一种高压四断口激光触发真空开关

摘要

本发明提供一种高压四断口激光触发真空开关，属于高压大容量脉冲功率开关技术领域。一种高压四断口激光触发真空开关，包括四个首尾依次连接的平板型激光触发真空间隙及其同步触发系统；四个真空间隙分别位于一等腰梯形的四个顶点；本发明将四个激光触发真空间隙串联组成高压激光触发真空开关，设置串联间隙的布置方式使间隙间电压均匀分布，配合多触发极结构的激光触发真空间隙及同步触发系统，提升高压四断口激光触发真空开关的同步导通性能及其应用电压等级；采用多路平行激光同时轰击电极表面的多个靶电极，以产生更多初始等离子体，提升开关的导通性能与使用寿命。

主权项

一种高压四断口激光触发真空开关，其特征在于，包括同步触发系统、四个串联的平板电极结构的激光触发真空间隙、高压接线端子(5)、接线端子(7)、低压接线端子(6)、支撑绝缘子(8)、空心绝缘支柱(9)、双层架台(14)和底座(13)；所述的四个激光触发真空间隙首尾相连，形成一个等腰梯形，各激光触发真空间隙分别位于等腰梯形的顶点处，同一侧两个激光触发真空间隙的连线与地面的夹角为45°；高压四断口激光触发真空开关经高压接线端子(5)、低压接线端子(6)与外部系统连接；各激光触发真空间隙通过支撑绝缘子(8)和/或绝缘支柱(9)被分别竖直固定在双层架台(14)上，保证开关的机械稳定性及外绝缘需求，底座(13)设置于双层架台(14)下方，用于支撑整个高压四断口激光触发真空开关；所述的平板型激光触发真空间隙包括绝缘外壳(15)、上端盖法兰(16)、下端盖法兰(17)、阳极导电杆(11)、阴极导电杆(10)、隔挡盖(18)、高透光学玻璃(19)、密封可阀(20)、屏蔽罩(21)、阳极触头(22)、阴极触头(23)、通光孔(24)、触发靶材(25)和靶电极(26)；所述的绝缘外壳(15)为带伞群的圆柱状腔体，其上下两端分别由上端盖法兰(16)、下端盖法兰(17)密封；阳极导电杆(11)为空心圆柱，通过上端盖法兰(16)实现密封；阴极导电杆(10)与下端盖法兰(17)密封连接；阳极导电杆(11)顶部接有隔档盖(18)，隔档盖(18)内嵌有高透光学玻璃(19)和密封可阀(20)，高透光学玻璃(19)经密封可阀(20)密封连接在阳极导电杆(11)的顶部，保证触发间隙内真空度的同时提供激光通道；阳极触头(22)与阴极触头(23)相对布置，均位于屏蔽罩(21)内，阳极触头(22)中心设有多个通光孔(24)，各通光孔(24)位于一个与阳极触头同心的正多边形顶点，各通光孔(24)与阴极触头(23)表面多个靶电极(26)的位置一一对应；触发靶材(25)经压制后填充于靶电极(26)内，触发靶材(25)的位置略低于阴极触头(23)表面；入射激光(12)经高透光学玻璃(19)及阳极导电杆(11)下的通光孔(24)作用于靶电极(26)内触发靶材(25)；所述的同步触发系统，包括触发控制器(27)、通信光纤(28)、两台激光器(29)、两组第一分光镜片A(30)、两组全反镜片A(31)和四条结构相同的分光光路；所述的第一分光镜片A(30)为透过率50％的1:1分光镜片；所述的触发控制器(27)通过通信光纤(28)分别控制两台激光器(29)，每台激光器(29)对应一组第一分光镜片A(30)、一组全反镜片A(31)和两条分光光路，激光器(29)发出的激光首先经第一分光镜片A(30)分光成为两路能量相等的激光，经第一分光镜片A(30)反射的激光进入第一条分光光路，透过第一分光镜片A(30)的另一路激光经全反镜片A(31)反射进入第二条分光光路；每条分光光路包括多个分光镜片、多个全反镜片和多个聚焦镜片，分光光路将入射激光分光成多束能量相等的平行激光；分光镜片的分光比例、位置与数量与全反镜片的位置、数量以及聚焦镜片的位置和数量相配合，使最终射入激光触发真空间隙内的激光束的数目与通光孔(24)数目相同；触发控制器(27)经远程光纤接收外部系统的动作指令后，经通信光纤(28)分别向两台激光器(29)发送触发信号，激光器(29)发出的激光分别进入四条分光光路进行分光，分光后的激光经过各聚焦镜片(36)聚焦后，穿过高透光学玻璃(19)、通光孔(24)后聚焦于触发靶材(25)表面，实现四个激光触发真空间隙同步导通。