等離子體電極電光開關中氣體放電及開關特性研究.pdf

1、慣性約束聚變的高功率激光驅動器系統(tǒng)結構復雜，光學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，需要一個口徑大、開關均勻性好、開關速度快且破壞閾值大的光開關，等離子體電極普克爾盒（Plasma Electrode Pockels Cell，PEPC）電光開關就可以滿足這樣的要求。普克爾盒電光開關中的氣體放電是一個復雜的微觀過程，某些微觀量是很難直接測得，因此對其復雜的微觀過程也就無法直接進行深入研究。通過建立普克爾盒電光開

2、關的一維放電模型，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宏觀參量之間的關系，有利于普克爾盒電光開關優(yōu)化設計。
　　本文根據單脈沖過程等離子電極普克爾盒電光開關工作特性及氣體放電原理，對氦氣及氬氣一維放電模型進行了改進：計算了PEPC一維模型中氣體腔的有效長度；在正離子遷移速度的計算中引入了有效電場。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、電光開關極間電壓、電流及開關效率演化曲線，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PEPC工作特性的影響。
　　模擬結果表明：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算精度的情況下減少運算時間；相同情況下PEPC中氬氣放電擊穿時間要快于氦氣放電，但是其晶體充電時間卻比氦氣放電長且開關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