等離子體電極電光開關(guān)中氣體放電及開關(guān)特性研究.pdf

1、慣性約束聚變的高功率激光驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，光學(xué)器件口徑大且激光功率高。為了解決系統(tǒng)中光束控制和反向激光控制，需要一個(gè)口徑大、開關(guān)均勻性好、開關(guān)速度快且破壞閾值大的光開關(guān)，等離子體電極普克爾盒（Plasma Electrode Pockels Cell，PEPC）電光開關(guān)就可以滿足這樣的要求。普克爾盒電光開關(guān)中的氣體放電是一個(gè)復(fù)雜的微觀過程，某些微觀量是很難直接測(cè)得，因此對(duì)其復(fù)雜的微觀過程也就無法直接進(jìn)行深入研究。通過建立普克爾盒電光開

2、關(guān)的一維放電模型，可以直觀獲得PEPC氣體放電中的各種微觀量，并借此深入研究氣體放電形成等離子體的微觀過程和電光開關(guān)宏觀參量之間的關(guān)系，有利于普克爾盒電光開關(guān)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　本文根據(jù)單脈沖過程等離子電極普克爾盒電光開關(guān)工作特性及氣體放電原理，對(duì)氦氣及氬氣一維放電模型進(jìn)行了改進(jìn)：計(jì)算了PEPC一維模型中氣體腔的有效長(zhǎng)度；在正離子遷移速度的計(jì)算中引入了有效電場(chǎng)。通過模擬采用氦氣和氬氣及KDP晶體和DKDP晶體的PEPC，給出了普克爾盒

3、電光開關(guān)極間電壓、電流及開關(guān)效率演化曲線，給出了放電穩(wěn)定后各種粒子的濃度分布圖。最后分析了氬氣氣壓對(duì)PEPC工作特性的影響。
　　模擬結(jié)果表明：影響氣體放電的主要粒子為電子，原子型正離子及激發(fā)態(tài)原子，利用3粒子模型可以在保證計(jì)算精度的情況下減少運(yùn)算時(shí)間；相同情況下PEPC中氬氣放電擊穿時(shí)間要快于氦氣放電，但是其晶體充電時(shí)間卻比氦氣放電長(zhǎng)且開關(guān)效率也不及氦氣放電高；氬氣氣壓越高，帶電粒子濃度越大，電子溫度越低，晶體充電電壓越高。通過