[发明专利]一种非线性光导开关测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及非线性光导开关参数测试领域，尤其是涉及一种非线性光导开关测试装置及方法。

背景技术

光导开关（Photoconductive Semiconductor Switches-PCSS）是利用脉冲激光激励光导半导体实现阻抗状态转换的一种新型固体开关。自从1972年，Maryland大学的Jayaraman和Lee首次发现半导体材料对皮秒光脉冲作用的响应时间可在皮秒的范围内以来，光导开关的特性研究就引起了各国科学家的高度重视。由于光导开关具有导通速度快、同步精度高、触发抖动小等优点，它在医用介质壁加速器、高功率微波、超短超快电脉冲、闪光照相等众多领域有着良好的应用前景。

光导开关的工作模式分为线性模式和非线性模式两种，其中，光导开关的偏置电场强度和触发光能都达到一定阈值后，光导开关才会工作在非线性模式，该工作模式也是目前本领域研究的热点。由于在非线性模式下，光导开关两极间偏置电压达数十千伏、开关导通电流达数百安培、功率达数十兆瓦，因此若要对非线性光导开关的性能进行测试，则对测试装置有着较高的要求。

目前，国内非线性光导开关生产工艺还不成熟，一方面造成开关价格昂贵，另一方面也使得开关质量参差不齐，而且缺乏统一的检测装置，迫切需要一套准确、方便、可靠的检测装置，来对非线性光导开关的质量进行控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种非线性光导开关测试装置及方法。通过延时同步机、激光器、光纤、光电探头、高压探头、示波器、高压脉冲电源、Blumlein传输线、匹配负载等配合，克服在高压、大电流、超快脉冲的条件下对非线性光导开关进行准确测试的困难，实现非线性光导开关导通延迟时间、抖动、导通电阻、耐压和寿命等参数测试的准确、方便、可靠，保证非线性光导开关的性能和质量。具体是通过当高压脉冲电源输出高压信号，对Blumlein传输线进行充电；待测非线性光导开关充电完成后，激光器产生激光信号经过光纤传输至待测非线性光导开关表面使得待测非线性光导开关导通时，在Blumlein传输线两个金属银电极之间产生一个电压脉冲，该电压脉冲沿着Blumlein传输线传播到匹配负载等一系列测试过程得到待测非线性光导开关通延迟时间、抖动、导通电阻技术指标，较为准确把握待测非线性光导开关的参数特性；通过逐渐提高高压脉冲电源的输出电压，即逐渐提高Blumlein传输线的充电电压，直到待测非线性光导开关发生自击穿，在待测非线性光导开关发生自击穿前一时刻，示波器通过第一高压探头测量到的Blumlein传输线上高压信号的幅值即为待测非线性光导开关的耐压；在待测非线性光导开关工作在所需满足的技术指标条件下，让待测非线性光导开关持续工作，直至待测非线性光导开关无法正常工作为止，记录下待测非线性光导开关的工作次数，即为待测光导开关的寿命。

本发明采用的技术方案如下：

一种非线性光导开关测试装置，包括延时同步机、激光器、光电探头、高压探头、示波器、高压脉冲电源、Blumlein传输线、匹配负载、第一高压探头、第二高压探头、有机玻璃盒、有机玻璃底座、变压器绝缘油、限位夹具； 

Blumlein传输线，包括第一玻璃陶瓷平板传输线及第二玻璃陶瓷平板传输线，所述第一玻璃陶瓷平板传输线及第二玻璃陶瓷平板传输线上下重叠置于有机玻璃底座上表面，Blumlein传输线通过限位夹具固定于有机玻璃底座上；所述第一玻璃陶瓷平板传输线一端面金属银电极与第二玻璃陶瓷平板传输线一端面金属银电极邻接并导通，第二玻璃陶瓷平板传输线另一端面金属银电极与有机玻璃底座邻接；第一玻璃陶瓷平板传输线一端面金属银电极或者第二玻璃陶瓷平板传输线一端面金属银电极用于当高压脉冲电源输出高压信号时，对Blumlein传输线进行充电；待Blumlein传输线充电完成后，激光器通过产生激光信号经过光纤传输后照射到待测非线性光导开关表面使得待测非线性光导开关导通时，在第一玻璃陶瓷平板传输线两个金属银电极之间产生一个电压脉冲，该电压脉冲沿着第一玻璃陶瓷平板传输线传播到匹配负载，即Blumlein传输线产生的电压脉冲；

待测非线性光导开关阳极与第一玻璃陶瓷平板传输线一端面金属银电极连接，待测非线性光导开关阴极与第一玻璃陶瓷平板传输线另一端面金属银电极连接；其中所述第一玻璃陶瓷平板传输线另一端面金属银电极与高压脉冲电源接地端连接；第一玻璃陶瓷平板传输线一端面金属银电极与高压脉冲电源正极连接；待测非线性光导开关阴极通过第一固定螺钉固定在第一玻璃陶瓷平板传输线另一端面金属银电极上；