[发明专利]一种脉冲功率放大方法及标准单元

说明书

本发明公开了一种脉冲功率放大方法及标准单元，其技术方案要点是：本发明采用了晶体介质的受激辐射光放大模式、半导体介质的载流子倍增放大模式以及气体介质的等离子体击穿放大模式共同作用，形成了一种脉冲功率放大方法。首先将电功率进行放大后转换为光功率，并将光功率进行再次放大，放大后的光功率通过光电转换与放大器件，再次转换为电功率。基于光导开关触发气体开关，产生时序同步的高功率电脉冲，高功率电脉冲可直接进行输出，也可进行多路分配，得到多路时序同步触发信号，结合电容器的脉冲充电，输出多路时序同步的高功率电脉冲。

技术领域

本发明涉及加速器与脉冲功率技术领域，更具体地说，它涉及一种脉冲功率放大方法及标准单元。

背景技术

现有产生高功率脉冲的方法有多种，典型的有Marx发生器加油介质脉冲形成线、Marx发生器加水介质脉冲形成线、LTD技术等，其中LTD技术是采用多个开关与电容器形成标准单元，采用磁芯隔离技术，将多个标准单元的功率进行叠加，实现超高功率的输出。LTD标准单元一般采用气体开关与全膜油浸式脉冲电容器进行构建，气体开关的触发主要采用电脉冲触发，脉冲电容器主要采用直流进行充电。LTD标准单元的功率放大方法，现在主要采用气体开关，放大介质基于气体介质进行的；放大模式主要为等离子体击穿放电，将较低的功率放大至较高的功率。通过LTD标准单元的功率叠加，从而实现超高峰值功率。

目标现有的高功率脉冲产生装置中气体开关的电击穿与异常放电概率高、可靠度低。气体开关导通延迟时间抖动大、标准单元的体积较大、输出电流的快前沿也较慢，使得最终的脉冲输出的性能不佳。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种脉冲功率放大方法及标准单元，本发明采用了晶体介质的受激辐射光放大模式、半导体介质的载流子倍增放大模式以及气体介质的等离子体击穿放大模式共同作用，形成了一种脉冲功率放大方法。采用半导体介质的载流子倍增放大模式与受激辐射光放大模式进行配合，将电功率进行放大后转换为光功率，并将光功率进行再次放大。放大后的光功率通过光电转换与放大器件，再次转换为电功率。基于气体介质的等离子体击穿放大模式，采用结构电容、结构电感振荡电路与光电转换与放大器件的配合，对气体开关进行快速触发，产生时序精准同步的高功率电脉冲，高功率电脉冲可直接进行输出，也可进行多路分配，得到精准时序多路高功率气体开关触发信号，从而输出多路时序同步的高功率电脉冲。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，本申请提供了一种脉冲功率放大方法，按照时序控制信号的时序，通过载流子倍增放大模式、受激辐射光放大模式和等离子体击穿放大模式对输入的电功率信号进行放大，得到一路或多路时序同步的高功率电脉冲，具体如下：

获取至少两路电功率信号，分别作为第一路电功率信号和第二路电功率信号；获取至少三路时序控制信号，分别作为第一时序控制信号、第二时序控制信号和第三时序控制信号；

采用半导体介质的载流子倍增放大模式，基于第一时序控制信号将第一路电功率进行放大，放大后的电功率信号通过电光转换，得到泵浦光功率信号，采用晶体介质的受激辐射光放大模式，基于第二时序控制信号驱动电光调Q将得到的泵浦光功率信号进行放大，得到的激光信号，将激光信号进行分路、传输与整形处理后，采用光电转换与放大器件将激光信号转换为电信号；

采用半导体介质的载流子倍增放大模式，基于第三时序控制信号将第二路电功率进行放大，得到高压脉冲充电信号，利用高压脉冲充电信号对脉冲电容器进行充电，基于气体介质的等离子体击穿放大模式，采用结构电容、结构电感震荡电路与由激光信号转换的电信号进行配合，对气体开关进行触发，输出一路时序同步的高功率电脉冲或多路时序同步的高功率电脉冲。

在一种实施方案中，输出多路时序同步的高功率电脉冲，具体包括：

将一路时序同步的高功率电脉冲进行多路分配得到多路时序同步的触发信号；