纳秒脉冲产生与测量实验中的脉冲调整技术

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纳秒级激光脉冲展宽系统的分析及应用

纳秒级激光脉冲展宽系统的分析及应用张振荣;胡志云;黄梅生;叶景峰;刘晶儒【摘要】建立了一种纳秒级多腔式激光脉冲扩展系统.通过激光脉冲展宽,该系统可以有效降低脉冲激光的峰值功率,从而在激光燃烧诊断实验中避免激光诱导等离子体的产生,减少背景干扰,有效提高信噪比.建立了理论模型,对影响脉冲展宽的分束比、腔长以及光学腔个数等几个主要参数进行了分析,并通过数值计算实现了各参数的优化.利用建立的多腔串联式激光脉冲展宽器.对Nd:YAG脉冲激光器二倍频激光进行了脉冲展宽,将脉宽为7.8ns的脉冲激光分别展宽为17,35和72ns,激光的峰值功率最大可降低为原激光峰值功率的9%左右.并保持了较好的光束质量.将该展宽器应用于自发喇曼散射实验中,很好地解决了激光诱导击穿光谱对喇曼信号的干扰,取得了较好的实验结果.%A multi-cavity passive nanosecond laser pulse stretching system was designed. The system could reduce laser peak powers and avoid the laser induced plasma spark, so that it reduces background interference and improves the signal to noise ratio in combustion diagnostics. The theoretical model of the pulse-stretching process for an arbitrary number of optical ring cavities was introduced,and several key parameters that affect on pulse width, beam-splitter reflectivity, cavity length and total number of optical cavities were analyzed. Finally,the designed multi-cavity laser pulse stretcher was used in broadening the Nd:YAG laser harmonic pulse width. Results indicate that a 7.8 ns input laser pulse has been converted into approximately the output laser pulsesin 17 ns, 35 ns and 72 ns,respectively. Furthermore, the laser peak power has been reduced to 9％ of the original laser peak power, meanwhile, itmaintains the good beam quality. The stretcher was also used in the spontaneous Raman scattering experiments, and results show it well resolves the laser induced breakdown spectroscopy of the Raman signal and achieves good results.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2011(019)002【总页数】6页(P310-315)【关键词】YAG激光;脉宽展宽;光学腔;拉曼散射【作者】张振荣;胡志云;黄梅生;叶景峰;刘晶儒【作者单位】西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024;西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024;西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024;西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024;西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024【正文语种】中文【中图分类】TN248.1对高能脉冲激光进行脉冲整形具有非常重要的意义,它可以很好地拓展高能脉冲激光的使用范围,使其更好地为人们服务。

5.1脉冲功率测量技术

两级电阻分压器
两级电阻分压器
假如被测电压很高、前沿很快，如数MV、几ns，则可能两级分压器的响应仍不能达到使用要求。可以考虑对分压器的响应进行补偿。补偿的方法就是抵消一部分电容的作用。
两级电阻分压器第一级一般用水电阻构成，高低压臂连通以克服温度变化对分压比的影响，因此不便在第一级使用补偿电感。
纳秒级测量技术
纳秒级高压脉冲的特点：一、被测脉冲前沿快。被测脉冲前沿通常约在10ns量级，有时可低达亚纳秒，即响应带宽可高达1GHz。为了使测量系统上升时间不应超过被测波形上升时间的1/3。因此，通常要求纳秒级高电压大电流脉冲测量系统的上升时间为亚纳秒到十纳秒范围，而根据上述规律用于标定测量系统的方波脉冲的上升时间应与之相当或者更小。对于这样的上升时间要求，即使测量和标定系统中存在很微小的杂散参数或不连续性，都可能对测量标定结果产生显著的影响，因此测量和标定系统的设计都必须非常仔细地考虑杂散参数和不连续性的影响。
罗柯线圈
罗柯线圈实际上是一种原边为单匝线圈、副边为多匝线圈的无磁芯电流互感器，其典型布臵方式是载流导体或带电粒子束流作为原边与弯成圆环状的无磁芯线圈的中心轴线重合，它的优点是使用方便灵活，测量范围较宽。
罗柯线圈
分流器
分流器实际上是串联在被测电流回路中的一个小电阻，通过测量其上的电压信号推知被测电流。设计分流器需要考虑：尽可能减小测量电阻的杂散电感、电容，例如可将电阻设计为同轴形的（管式分流器）并与测量电缆的阻抗匹配，同时确保牢靠的电接触。还要保证测量电阻的峰值功率处于电阻能够长期可靠压器
电阻分压器
两级电阻分压器
两级电阻分压器在低压臂电阻较高时使用。假如低压臂电阻选取为50欧，为了得到1000倍的分压比，则分压器电阻将达到50千欧，即使分压器对地电容为1PF，其上升时间也将达到11ns，因此，这时一级分压将很难达到使用要求，所以考虑用两级分压。

(2021年整理)亡的多参数可调高压纳秒脉冲发生器_图文(精)

亡的多参数可调高压纳秒脉冲发生器_图文(精)编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（亡的多参数可调高压纳秒脉冲发生器_图文(精)）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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1llO仪器仪表学报第3l卷3高压纳秒脉冲发生器的研制高压纳秒脉冲发生器的原理框图如图3所示,该装置主要由高压直流电源、纳秒脉冲形成系统和脉冲整形及计数系统三大部分组成.纳秒脉冲形成系统…………….企…………….钮刮里h—习■刭一传：感厶畸器ry t图3高压纳秒脉冲发生器基本原理框图Fig.3The basic principles of the hish—voltagenanosecond pulse generator高压纳秒脉冲发生器基本原理:高压直流电源通过限流保护电阻向LC形成线网络充电,在达到自击穿开关阈值电压时，自击穿开关瞬间击穿并在匹配负载（50Q处产生幅值为充电电压一半的高压纳秒方波脉冲.电流传感器在放电回路中采集脉冲电流,经过滤波、脉冲整形处理电路引入脉冲计数器,在脉冲输出重复频率一定时,通过计数器内置继电器控制整个装置的电源输入,从而实现本装置治疗时间窗口可控。

3.1高压直流电源为减小装置的体积和重量，满足医用设备便携、简单可靠特性，高压直流电源采用高压恒流源（天津东文DW—IX303。

1FlD.输出电压:DC O一+30kV；最大输出电流:l mA，电源配有电流、电压显示模块和调节电位器,并具有过压、过流保护模块.通过调节电源输出电流来控制LC形成线网络的充电速度，进而控制自击穿开关的闭合频率,最终实现装置输出脉冲重复频率可调,便于寻找最佳肿瘤细胞治疗剂量。

纳秒级脉冲电源的研究与设计

纳秒级脉冲电源的研究与设计随着脉冲功率技术在军事、医疗、环保等领域的快速发展,对于大功率脉冲电源的上升沿宽度要求日益提高,高功率快脉冲也逐渐成为脉冲功率技术的研究热点和发展趋势。

而如何以较低的成本在提高脉冲电源电压等级的同时陡化脉冲宽度也是研究的难点之一。

以高压快脉冲为技术核心,以小型化、高重频和高效率为发展方向,本论文提出了一种低成本对称式的脉冲发生拓扑,同时以磁压缩技术陡化脉冲宽度,并深入研究了磁开关的控制技术,以实现高稳定性的纳秒级脉冲电源的研制,论文主要内容分为以下三个部分:1、提出了一种具有对称串联结构的高压脉冲电源拓扑,大幅降低成本;基于这种新型的高压脉冲电源拓扑,分析并初步验证了各种工作环境下的可行性。

搭建了该高压脉冲电源的仿真模型,仿真验证了在正常运行和发生闪络等不同状态下电路的工作原理。

在实验室完成了该高压脉冲电源的研制,实验验证了在正常运行和发生闪络等不同状态下对于电路的分析,并在实际应用中证明了该拓扑相对于现有研究的优越性。

2、介绍了脉冲磁压缩技术的工作原理,分析了各个磁芯参数对磁开关性能的影响,基于此,确定了磁芯材料的选择,并搭建了磁芯检测平台测量磁芯的磁滞曲线,对比了不同磁芯材料的区别。

基于脉冲电源体积小型化原则,分析了影响磁开关体积的因素,并利用数学模型确定了磁开关参数的最优解。

系统地分析了磁复位原理以及磁复位电路与脉冲电源的匹配问题。

最后搭建了30kV/3kW的纳秒级脉冲电源样机,验证了磁复位原理的可行性,以及在高压大功率应用场合可能遇到的问题及其解决方案。

3、针对电流型磁复位方式存在的不足,指出了对于磁开关控制的必要性,并系统地分析了磁开关控制原理,提出了相应的控制方案。

最后基于PLECS软件搭建了35kV的纳秒级脉冲电源的仿真模型,通过仿真验证了控制方案的可行性和稳定性,并从实际应用角度分析了磁开关的最佳工作区间。

纳秒脉冲产生与测量实验中的技术要点

纳秒脉冲产生与测量实验中的技术要点在当今科学研究和工程应用中，纳秒脉冲产生与测量已经成为一项关键的技术。

纳秒脉冲的产生和测量在电子学、激光技术、雷达通信等领域都有广泛的应用。

本文将讨论纳秒脉冲产生与测量实验中的一些关键技术要点。

首先，让我们来了解一下纳秒脉冲的特点。

纳秒级脉冲是一种时间极短、能量极强的脉冲信号。

它的重要特性包括脉宽短、峰值功率高、频率宽带等。

因此，在实验中产生和测量纳秒脉冲需要一些特殊的技术手段。

在纳秒脉冲的产生过程中，一个关键的技术要点是选择合适的脉冲发生器。

脉冲发生器是产生纳秒脉冲的核心设备，它通过快速开关电路来实现脉冲信号的产生。

常见的脉冲发生器包括脉冲电路、激光器、微波微带线等。

不同的应用场景需要选择不同类型的脉冲发生器。

另一个关键的技术要点是脉冲信号的调制与放大。

在产生的纳秒脉冲信号中，往往需要进行调制和放大处理，以满足实验需求。

调制技术可以通过改变脉冲信号的幅度、频率、相位等参数来实现。

而脉冲信号的放大可以通过功率放大器等设备来实现。

合理选择和搭配调制和放大设备是实验中的一项关键技术。

除了纳秒脉冲的产生，测量纳秒脉冲信号也是一个关键的技术环节。

测量纳秒脉冲信号需要一些特殊的设备和技术方法。

首先，需要选择合适的测量器件，如示波器、频谱仪、时间测量仪等。

这些设备需要具备足够高的时间分辨率和频率响应能力，以准确测量纳秒级脉冲信号。

在纳秒脉冲的测量过程中，还需要注意信号传输和连接的问题。

由于纳秒脉冲的特殊性，信号在传输和连接过程中很容易受到干扰和衰减。

因此，在选择和配置信号传输线、电缆、连接器等方面需要特别注意，以保证信号传输的质量和准确性。

另外，由于纳秒脉冲的特殊性，还需要进行一些常规信号处理的优化。

作为一种特殊的脉冲信号，纳秒脉冲的处理需要一些专门的技巧和方法。

如滤波、去噪、时频变换等技术可以用于优化纳秒脉冲信号的质量和特性。

总结起来，纳秒脉冲产生和测量实验中的技术要点包括脉冲发生器的选择、脉冲信号的调制与放大、测量器件的选择和信号传输与连接的优化。

纳秒脉冲电场技术

纳秒脉冲电场技术纳秒脉冲电场技术是一种应用于物理学和工程学领域的先进技术，它利用纳秒级的脉冲电场来实现对物质和设备的精确控制。

纳秒脉冲电场技术具有高精度、高效率和高灵活性的特点，在电子学、材料科学、生物医学等领域有着广泛的应用前景。

纳秒脉冲电场技术的原理是通过产生纳秒级的脉冲电场，对物质中的电荷和电场进行精确调控。

纳秒级的脉冲电场具有非常高的电场强度和电场变化速度，能够在极短的时间内对物质进行强烈的电场作用。

这种特殊的电场作用方式可以在微观尺度上对物质的结构和性能进行精确的改变。

在纳秒脉冲电场技术中，最关键的一步是产生纳秒级的脉冲电场。

目前，常用的方法包括电容放电、瞬态电磁辐射和超短激光等。

其中，电容放电是最常见也是最简单的方法之一。

通过将电容器充电，然后通过开关将电荷释放到负载电路中，就可以产生纳秒级的脉冲电场。

瞬态电磁辐射则是利用特殊的电磁辐射装置产生纳秒级的脉冲电场，这种方法通常用于需要更高精度和更大功率的应用。

超短激光是一种利用飞秒激光产生纳秒级脉冲电场的方法，它具有非常高的时间分辨率和空间分辨率，适用于对物质进行高精度控制的研究。

纳秒脉冲电场技术在实际应用中具有广泛的用途。

在电子学领域，纳秒脉冲电场技术可以用于集成电路的测试和故障分析，通过对电路施加纳秒级的脉冲电场，可以检测出电路中的短路、开路等问题。

在材料科学领域，纳秒脉冲电场技术可以实现对材料的超快激发和超快探测，用于研究材料的光学、电学和磁学性质。

在生物医学领域，纳秒脉冲电场技术可以用于癌症治疗和基因转导等领域，通过对细胞施加纳秒级的脉冲电场，可以实现对细胞的精确控制和改造。

纳秒脉冲电场技术的发展还面临一些挑战。

首先，在实际应用中，如何精确控制纳秒脉冲电场的参数是一个关键问题。

纳秒脉冲电场的参数包括电场强度、电场变化速度和脉冲宽度等，这些参数的变化对于不同的应用有着不同的要求。

其次，纳秒脉冲电场技术对设备的要求也比较高。

要实现纳秒级的脉冲电场，需要具备高压、高电流和高速度的电子器件和元器件。

纳秒级脉冲激光自动跟踪积分式测量方法

Ｆｉｇ．２ＩＶＣ１０２ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔ图２ＩＶＣ１０２应用电路
收稿日期：２０１６０１１０；修订日期：２０１６０２２６基金项目：国家高技术发展计划项目作者简介：袁学文（１９６９— ），男，研究员，主要从事激光参数测量设备研究；ｙｕａｎｘｕｅｗｅｎ＠１６３．ｃｏｍ。
激光光斑分布参数的测量方法有多种，其中阵列探测器测量法是其中的一种重要方法［１６］。纳秒级脉冲激光的脉冲宽度通常为几ｎｓ至上百ｎｓ，重复频率一般为几Ｈｚ至几ｋＨｚ。常规的测量方法有直接Ａ／Ｄ采样和长时间积分方式［７８］，直接Ａ／Ｄ采样对Ａ／Ｄ芯片的速度要求很高，成本较高，数据量大，测量精度也难以提高。长时间积分方式只能测量一个时间段内的平均能量，不能直接给出每个脉冲的能量，而且背景光较强时信噪比较低。本文介绍了一种自动跟踪积分法，该方法能根据预测对单个光脉冲信号进行积分并保持，然后再进行Ａ／Ｄ采样，这种方案将显著降低对Ａ／Ｄ电路速度的要求，并能得到较高的测量精度，克服常规方式的一些缺陷。
应范围较宽，即使只有几ｎｓ的光脉冲也能进行测量。
２积分电路
本方案选用ＴＩ公司的电流积分器ＩＶＣ１０２对光电流进行积分，ＩＶＣ１０２的指标为：输入偏置电流１００ｆＡ；最小积分电容１０ｐＦ；最大线性输出电压２Ｖ（电源５Ｖ）；根据应用的不同，ＩＶＣ１０２可以有多种组态方式，对脉冲光的测量，可以按图２的方式进行连接。ＩＶＣ１０２内部集成了３个积分电容，对于纳秒级的脉冲光，只使用犆１即可，犆２和犆３不用。在ＩＶＣ１０２芯片中，Ｓ１为积分开关，当其闭合时，开始在犆１上对光电流进行积分；Ｓ２为

纳秒激光器原理及应用

纳秒激光器原理及应用简介纳秒激光器是一种能够产生纳秒级脉冲的激光器，其原理基于激光器的工作原理，经过特殊设计和调整，使得激光器产生纳秒级的脉冲。

纳秒激光器随着其高能量、高峰值功率和短脉冲宽度的特点，被广泛应用于各个领域。

原理纳秒激光器的原理主要包括以下几个方面：1. 激光的产生：纳秒激光器通常采用固体激光介质，如2. 脉冲调制：纳秒激光器使用特殊的脉冲调制技术，如Q开关技术，能够控制激光的脉冲宽度和频率，使得激光器产生纳秒级的脉冲。

3. 能量放大：激光脉冲通过光学放大器进行能量放大，从而增加激光器的输出功率和峰值功率。

4. 脉冲整形：为了满足应用需求，纳秒激光器还需要进行脉冲整形，包括调整脉冲宽度、脉冲形状和脉冲重复频率等参数。

应用纳秒激光器在许多领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 材料加工：纳秒激光器可以用于材料的切割、焊接、打孔等加工过程。

其高峰值功率和短脉冲宽度能够实现精细加工，应用于微电子、材料科学等领域。

2. 医疗美容：纳秒激光器可以用于皮肤色素病变的治疗、纹身去除、皮肤再生等医疗美容领域。

其短脉冲宽度可以有效保护皮肤组织，提高治疗效果。

3. 光学测量：纳秒激光器可以用于激光扫描显微镜、激光雷达等光学测量领域。

其快速响应和高能量输出能力，能够实现高精度的测量和分析。

4. 科研实验：纳秒激光器在物理实验、化学实验等科研领域有着重要的应用，如激光光谱分析、超快动力学研究等。

结论纳秒激光器通过特殊的设计和调整，实现了纳秒级脉冲的生成，具有高能量、高峰值功率和短脉冲宽度的特点。

其广泛的应用领域包括材料加工、医疗美容、光学测量和科研实验等。

随着技术的不断发展，纳秒激光器在各个领域的应用将进一步拓展和深化。

一种纳秒激光脉冲稳幅技术的研究与实现

ｎｍｉａｅＦｉａｌｃｒ — ｐｔｃｅｆｃａｃｒｎｇ．ｈｅｌｎｅｒｅｅｔｏｏｉｆｅｔｏｆＫＤＰｒｓａｓａａｙｅｃｙｔｌｉｎｌｚｄ．Ｔｈｉｉｃｉｓａｅｐｅｅｅｎｈｅｅｍａｎｃｒｕｔｒｒｓｎｔｄａｄｔｋｙｔｃｎｌｇｓｄｓｕｓｄ．ｅｅｈｏｏｙｉｉｃｓｅ
ＲｅｅｒｈａｍｐｅｅａｉｎｏｎｏｅｏｓｒＰｕｓｓａｃｎｄＩｌｍｎｔｔｏｆａＮａｓｈｎｌｇｉｕｔｂｉｃｏｏｙ
ｔｅｖｒｅｙｏｐｉａｐｗｅ．ｆａｌｃｅｓｃｌｏｔｕｓｔｅｓａｌａｏｅｏｄｌｓｒｐｌｅａｏｇｗｉｒａｙｈａｉｔｆｏｔｌｏｒｉｌＰｏｋｌｅｌｕｐｔｈｔｂｅｎｎｓｃｎａｅｕｓｌｎｔｂｏｄｄ — ｃｎｙ — ｈ
Ｋｅｒｓｌｓｒｐｌｅｍｐｉｄｔｂｉｇｏｋｌｅｆｃ；ｅｅｇｔｂｌａｉｎ；ｅｒｒａｊｓｉｇｙｗｏｄ：ｅｕｓ；ａｌｕｅｓａｌ；Ｐｃｅｓｆｅｔｎｒｙｓａｉｚｔａｔｎｉｏｒｏｄｕｔｎ
随着激光脉冲技术在科技领域的广泛应用，激光脉冲的稳定性成为普遍关注的问题．许多应用在场合，ｆ光辱命的测量、光雷达、性约束核聚曳荧】激惯
Ｉｉｕ．．ＡＨｕ— ｎ‘ ＩｊＵＯｎ —ａＹｏｇｔｉ

快前沿纳秒高压脉冲源的开发及实验研究

ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｆａｓｔｒｉｓｅｔｉｍｅＥＭＰｇｅｎｅｒａｔｏｒ
ＴＡＮＪｉａｎ－ｗｅｎｌ，ＳＨＩＬｉ－ｈｕａｌ，ＬＩＹａｎ－ｘｉｎｌ，ＺＨＡＮＧＬｉ－ｑｕｎｌ，ＸＩＥＹａｎ－ｚｈａ０２（１．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｒｐｓ，ｔｈｅＰＬＡＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００７，Ｃｈｉｎａ；
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图４电容放电模拟波形
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图５产生方波的成形线放电原理图
２脉冲波形
图６为负载为５０Ｑ时，采用ＴＤＳ３０３２数字存储示波器测量的双指数波和方波输出波形。由图可见，双指
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图６负载为５００时的脉冲实测波形
３实验对比分析
为考察ＭＩＬ－ＳＴ口４６１Ｅ中ＨＥＭＰ早期波形变窄、前沿变快对系统干扰效应的变化，设计了电磁脉冲辐射
干扰对比试验。试验系统框图见图７，其中信号源采用两种双指数波形，分别符合ＭＩＬ－ＳＴｎ４６１Ｄ和ＭＩＬ＿

超宽带无线电中纳秒级脉冲产生

超宽带无线电中纳秒级脉冲产生汇报人：2023-12-21•引言•纳秒级脉冲产生原理•纳秒级脉冲产生电路设计目录•纳秒级脉冲产生实验研究•纳秒级脉冲产生在实际应用中的挑战与解决方案•结论与展望01引言超宽带无线电技术是一种无线通信技术，其脉冲宽度极窄，具有高速传输和低截获率等优点。

定义与特点超宽带无线电技术广泛应用于雷达、通信、探测等领域，尤其在军事领域具有重要价值。

应用领域超宽带无线电技术概述纳秒级脉冲可以极大提高无线通信的传输速率，满足高速数据传输的需求。

提高传输速率增强抗干扰能力实现低截获率纳秒级脉冲具有极窄的脉冲宽度，可以降低多径效应和干扰，提高通信的可靠性。

由于纳秒级脉冲的能量集中，其信号容易被敌方识别和截获，因此对于军事通信具有重要意义。

030201纳秒级脉冲产生的重要性02纳秒级脉冲产生原理利用电路中的电容和电感等元件，通过快速充放电过程，产生短暂的脉冲电流。

在某些半导体材料中，利用雪崩倍增效应可以产生纳秒级的脉冲电流。

脉冲产生的基本原理雪崩倍增效应脉冲电路纳秒级脉冲的产生方法利用激光束在特定材料中产生非线性效应，生成高强度、短脉冲的光信号。

基于电子学的脉冲产生方法利用高速开关、变阻器、反射镜等元件，产生高速变化的电流和电压，从而产生纳秒级脉冲。

纳秒级脉冲的宽度通常在几至几十纳秒之间。

脉冲宽度纳秒级脉冲的幅度通常很高，可以达到数千安培或更高。

脉冲幅度纳秒级脉冲的波形通常呈现出快速上升和下降的特点，类似于矩形波或梯形波。

脉冲波形脉冲的特性与参数03纳秒级脉冲产生电路设计确保电路在各种工作条件下都能稳定工作，避免出现振荡或失真。

稳定性要求电路在工作范围内保持较好的线性关系，以保证脉冲信号的准确性和一致性。

线性度根据超宽带无线电的应用需求，选择合适的带宽以支持高速数据传输。

带宽电路设计的基本原则电路结构与工作原理产生高频脉冲信号，作为纳秒级脉冲的源信号。

对源信号进行放大，以满足后续电路对脉冲幅度和功率的要求。

纳秒级窄脉宽脉冲光检测及峰值功率校准

纳秒级窄脉宽脉冲光检测及峰值功率校准作者：吴寅初孙强刘磊来源：《科技资讯》2015年第12期摘要：提出一种纳秒级窄脉宽脉冲光检测方法及峰值功率校准方法，探讨了窄脉宽脉冲光检测及峰值功率校准的研究意义，介绍了窄脉宽脉冲光检测及峰值功率的校准原理、校准方法及步骤。

实验表明，该方法在仅有平均光功率测试平台，无峰值光功率计的情况下，可以进行脉冲光峰值功率的校准。

关键词：脉冲光峰值功率校准中图分类号：TN919 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（c）-0007-02随着我国国民经济建设的持续、快速发展，通信业务的种类越来越多，信息传送的需求量也越来越大。

光纤通信作为一项高新技术产业，具有通信容量大、传输距离远、信号干扰小、保密性能好、传输过程损耗小等特点[1]，其产品结构覆盖了光纤传输设备、光纤与光缆、光器件以及各类施工、测试仪表与专用工具，应用领域相当广阔。

典型的光纤通信产品有：光功率计、光回波损耗测量仪、光时域反射仪等。

随着光纤通信的迅速发展，这些产品的市场需求量越来越大。

实现光通信离不开光功率这个重要的参数，而光功率计就是测量光功率的仪表，所以它是光通信科研、生产、施工维护中必备的仪表之一[2]。

在峰值光功率计的研制过程中，如何进行脉冲光的检测，及如何在仅有平均光功率测试平台无峰值光功率计的情况下进行脉冲光峰值功率的校准，是需要解决的技术难题之一。

而在光回波损耗测量仪的研制过程中，需要对纳秒级窄脉宽脉冲光进行检测及峰值功率校准。

因此，窄脉宽脉冲光的检测及其峰值功率的校准在光纤通信测试仪器的研究与生产过程中起到至关重要的作用。

1 检测与校准原理1.1 检测原理光辐射按振幅与时间的关系可划分为连续光和脉冲光等。

连续光的平均功率与其光功率相等，即光源在单位时间里连续辐射出的能量。

脉冲光的平均功率指每个单脉冲的输出能量E与脉冲周期T的比值。

脉冲光峰值功率指每个单脉冲的输出能量E与脉冲宽度τ的比值，是光脉冲输出功率的最大值[3]。

如何正确使用纳秒脉冲发生器

如何正确使用纳秒脉冲发生器在现代科技的发展中，纳秒脉冲发生器成为了研究和实验室领域中不可或缺的工具。

纳秒脉冲发生器是一种能够产生纳秒级脉冲信号的设备，其应用涉及到光学、电子学、通信等众多领域。

正确使用纳秒脉冲发生器将对研究的结果产生重要影响，下面将从选择设备、操作技巧和注意事项三个方面来探讨如何正确使用纳秒脉冲发生器。

一、选择设备正确选择合适的纳秒脉冲发生器对于研究的准确性和有效性至关重要。

首先，需根据实验的要求和研究对象确定设备的输出功率。

一般来说，较高的功率意味着信号的强度更高，但同时也会增加设备的成本和复杂度。

因此，需要权衡实验要求和成本效益，选择一个最适合的功率范围。

其次，需要考虑设备的频率范围。

根据实验的需求，一些设备可能需要更高的频率范围，以便更好地适应不同实验场景下的信号要求。

因此，在选择设备时，需要确保其频率范围与实验要求相匹配。

最后，设备的稳定性也是选择设备的一个重要考虑因素。

稳定性直接影响实验结果的准确性和重复性，因此需要选择质量可靠、稳定性较好的设备。

二、操作技巧正确的操作技巧能够最大程度地发挥纳秒脉冲发生器的功能，并确保实验的顺利进行。

首先，需要熟悉设备的操作手册，并理解每个按钮和接口的功能。

这样可以避免因误操作导致的设备故障或实验失败。

其次，正确设置设备的参数。

根据实验的需要，设定合适的脉冲宽度、重复频率和幅度等参数。

不同实验的要求不同，需根据实验目的和对象进行合理的设定。

另外，要注意使用适当的阻抗匹配。

纳秒脉冲发生器的输出通常需要与其他仪器或设备连接。

在连接过程中，需确保阻抗匹配，避免因阻抗不匹配而产生信号损失或干扰。

三、注意事项在使用纳秒脉冲发生器时，还需注意以下事项。

首先，定期进行设备的维护和校准。

随着时间的推移，设备的精度和性能可能会有所下降，因此需要定期检查并进行相应的维护和校准。

其次，注意设备的限制条件。

不同的纳秒脉冲发生器有其特定的工作条件和限制要求，如工作温度、湿度等。

激光调q技术工作原理

激光调q技术工作原理激光器是一种特殊类型的光源，它产生非常得峰值功率的光束，可用于许多应用，如通讯、激光加工和医学等。

激光调q技术（也称为调制锁模技术）是一种通过对激光器进行调制来产生时域和频域短脉冲的技术，通常用于产生纳秒及次纳秒级别的脉冲。

激光器的工作原理基于受激辐射和光放大的效应。

大多数激光器都是由放置在共振腔中的反射镜构成的。

当光子在激光器内移动时，它们被反射镜反弹，产生来回移动的光子束。

当光子与激光器内被卡在共振腔中的原子碰撞时，所产生的能量从一个原子跃迁到另一个原子，释放出一个与醇子初始相同相位的光子。

该光子在共振腔内来回移动，并与其他原子碰撞，释放出越来越多的光子，直到光子数目够多时，它将穿过其中一个反射镜而离开激光器，这时其能量变成了光子的行驶动能。

由于激光器内的光子都是同相位的，所以它们叠加在一起，使激光光束具有非常高的能量。

激光调q技术是利用了激光器中原子碰撞所产生的输运时间不稳定性，将差异放大来改善脉冲宽度，是一种用于产生短光脉冲的方法。

调q技术基于时间限制原理，其核心思想是在一个激光共振腔中引入快速可调的损失，以压缩和增强激光脉冲。

假设我们有一个较长的脉冲，在一个有损耗的介质中传输时，各个频率分量的相位将会以不同的方式改变。

如果我们能够在每个循环中引入不同的暂时频率依赖性损失，我们就可以平衡这些相位的改变。

保持光在共振腔中的时间不断的变化，可以使重叠损失产生激光脉冲宽度的缩短。

工作原理的对比激光器能够产生非常短的光脉冲，但其脉冲宽度限制了光束的光谱宽度。

激光调q技术允许光谱产生宽而短的脉冲，通过利用光的时间和频率特性在激光共振腔中进行调整，从而产生光谱宽且短的光脉冲。

结论激光调q技术在光通信、生物医学和材料加工等领域都有广泛的应用。

通过合适的短光脉冲频率和强度，可以实现高能量光谱的打击，加大力度，提高效率，从而节省时间和资源。

该技术的优势在于可利用低成本的光纤通信进行实现，还可以在非常小的空间中实现高精度光功能。

脉冲实验处理方案

脉冲实验处理方案简介脉冲实验是一种常用的实验方法，用于测量和研究脉冲信号的特性。

在脉冲实验中，我们通常需要对脉冲信号进行处理和分析，以获取有关信号的相关信息。

本文档将介绍脉冲实验的处理方案，包括信号获取、处理和分析的步骤和方法。

信号获取脉冲信号的获取是脉冲实验的第一步。

我们可以通过多种方式获取脉冲信号，如使用示波器、信号发生器或特定的测量设备。

下面是一些常用的信号获取方法：1.示波器：示波器是一种用于观测、测量电信号的仪器。

通过连接示波器的探头到脉冲信号源，我们可以直接观察到脉冲信号的波形和特性。

2.信号发生器：信号发生器可以产生各种类型的信号，包括脉冲信号。

通过调节信号发生器的参数，我们可以生成特定的脉冲信号，并将其作为实验信号源。

3.测量设备：一些专用的测量设备也可以用于获取脉冲信号，如脉冲激光器和脉冲雷达。

这些设备通常具有高精度和高分辨率，适用于特定的脉冲实验需求。

信号处理获取到脉冲信号后，接下来需要对信号进行处理。

信号处理旨在提取脉冲信号中的相关信息，并对信号进行增强、滤波或变换。

以下是一些常用的信号处理方法：1.增益调节：有时候，脉冲信号的幅度较小，难以观测和分析。

在这种情况下，可以使用放大器或增益调节器增强信号的幅度，使其更容易观察和处理。

2.滤波：脉冲信号可能包含噪声或干扰，影响对信号的准确分析。

通过应用滤波器，我们可以去除或减小信号中的噪声，并保留感兴趣的信号成分。

3.数字化：将脉冲信号转换为数字形式可以方便后续的计算和处理。

通过使用模数转换器（ADC），我们可以将连续的脉冲信号转换为离散的数字信号。

4.数字信号处理：对于数字化的脉冲信号，我们可以应用各种数字信号处理算法和方法，以提取信号的特征和进行进一步分析。

常见的方法包括傅里叶变换、小波变换、滑动窗口等。

信号分析在信号处理的基础上，我们可以对脉冲信号进行进一步的分析，以获取更多关于信号的信息。

以下是一些常用的信号分析方法：1.频谱分析：通过对信号的频谱进行分析，我们可以了解信号的频率成分和频域特性。

纳秒级高压脉冲电源的设计与仿真

纳秒级高压脉冲电源的设计与仿真张晗【摘要】利用电力电子技术与脉冲功率技术设计了一台纳秒级高压脉冲电源。

电源低压部分采用电力电子技术中的BUCK电路与串联谐振电路，高压部分采用脉冲功率技术中的磁脉冲压缩（MPC）网络与半导体断路开关（SOS）。

对高压脉冲电源的整体设计作了阐述，介绍了可饱和变压器与磁开关、晶闸管、半导体断路开关的参数设计。

利用PSPICE软件和泰克示波器两种方式对所设计的电源进行了仿真和试验。

试验测得在输出负载上产生了一个峰值高达50kV、半高宽为120ns 的负极性脉冲。

【期刊名称】《电器与能效管理技术》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】6页(P63-68)【关键词】电力电子技术;脉冲功率技术;纳秒级高压脉冲电源;磁脉冲压缩;半导体断路开关;PSPICE软件【作者】张晗【作者单位】南方电网超高压输电公司检修试验中心,广东广州510663【正文语种】中文【中图分类】TM910.2脉冲电源可应用于等离子体物理、强脉冲X射线技术、高频脉冲焊接、核医疗γ照像机高功率激光、大功率微波、电磁脉冲、电爆炸、闪击航空和航天器的模拟等，范围极其广泛。

近年来,随着半导体开关技术的发展,逐步实现了开关技术的大功率、耐高压、大电流驱动等优点,实现了脉冲电源的高电压峰值与窄脉冲宽度[1-8];磁脉冲压缩技术从工作电压、峰值电流、重复频率、使用寿命等方面有效地克服了火花隙开关、IGBT、闸流管、晶闸管等大功率开关性能的不足给脉冲功率系统带来的限制。

近年来，以非晶态合金、铁基纳米晶为代表的新一代高频软磁材料的出现，打破了磁开关在高重复率脉冲功率系统中应用的限制,且最近出现的一种新颖电路解决了磁芯复位这一难题,使得磁开关能够达到更高的重复频率[9-16]。

因此,本文结合电力电子技术和脉冲功率技术,设计了一台纳秒级高压脉冲电源。

首先利用电力电子技术中的整流、逆变、串联谐振等原理设计了一台串联谐振电源,然后利用磁脉冲压缩(MPC)技术与半导体断路开关(SOS)技术将脉冲升压和整形,最终得到一个纳秒级的高压脉冲电源。

基于雪崩管的增强型MARX纳秒脉冲源试验研究与实现

基于雪崩管的增强型MARX纳秒脉冲源试验研究与实现第一章：绪论1.1 研究背景和意义1.2 国内外研究现状1.3 研究内容和目标1.4 研究方法和步骤第二章：增强型MARX纳秒脉冲源原理及设计2.1 多级马克斯发生器（MARX）的原理2.2 增强型MARX纳秒脉冲源的设计2.3 雪崩管的结构和工作原理2.4 大电容器的设计与选择2.5 纳秒脉冲源的输出特性分析第三章：实验系统的设计与实现3.1 实验系统的总体设计方案3.2 实验系统的电路设计与调试3.3 雪崩管的性能测试与筛选3.4 大电容器的制作与测试3.5 实验系统的其它元器件的选配与调试第四章：实验结果分析4.1 实验参数的控制与调节4.2 脉冲输出特性的测量与分析4.3 载荷特性的测量与分析4.4 实验结果对比分析与讨论第五章：结论与展望5.1 实验结果总结5.2 存在问题及展望5.3 未来工作的方向和重点参考文献第一章：绪论1.1 研究背景和意义随着现代科技的发展，纳秒脉冲技术在军事、航空、航天等领域中得到了广泛应用。

例如，在电磁脉冲武器中，纳秒脉冲可以产生高能量的电磁波，能够对敌方通讯、雷达等设备及电子设备造成严重干扰；在高能粒子物理实验中，纳秒脉冲可以产生高亮度的同步辐射，为研究物质微观结构提供重要手段等。

因此，纳秒脉冲技术的研究和应用具有重要的科学和实用价值。

其中，马克斯发生器（MARX）是可重复产生高压、纳秒电脉冲的一种电路结构。

MARX电路结构由多个串联的大电容器和小电感组成。

在每个大电容器充电到一定电压之后，通过高压开关将电容器串联起来。

通过这样的串联与充电与放电的循环过程，可以在输出端获得高压、纳秒脉冲信号。

但是，MARX脉冲源输出能量密度低、波形精度差的问题限制了其在很多领域的应用。

为此，一些研究学者开始探索如何提高MARX脉冲源的能量密度和波形精度。

增强型MARX纳秒脉冲源是近年来研究的热点之一，采用雪崩管作为高压开关，并增加了大电容器和电感，可以提高脉冲源的输出能量密度和波形精度，为这些领域的技术和应用提供了更好的工具。

纳秒脉冲激光除锈机理与工艺实验研究

纳秒脉冲激光除锈机理与工艺实验研究船舶与海洋工程装备长期服役于高盐、富氧的腐蚀环境中,锈蚀问题一直是影响船舶寿命的重要因素,防护涂装是阻止钢材进一步腐蚀的重要保护措施。

除锈是涂装前的预处理工序,是保障漆层具有良好粘附的前提。

传统的除锈工艺主要有机械打磨、喷砂、高压水射流清洗,由于存在污染环境、劳动强度大、自动化程度不高等诸多缺点已经不能够满足绿色高效的工业发展模式。

激光除锈作为一种非机械接触、高效灵活、绿色环保的新型除锈工艺已经得到了企业和国内相关领域的研究人员的广泛关注,未来在寻求清洁的、能替代传统清洗的过程中激光除锈无疑是有效、可靠的解决方案。

本文首先对纳秒脉冲激光与Q235和45钢表面锈蚀层的相互作用机理进行研究,通过研究不同能量密度下锈蚀层相变过程、多脉冲累积效应下锈蚀层去除的动态特性以及化成成分的变化,揭示了纳秒脉冲激光除锈机理;其次,借助烧蚀面积推算法得出了锈蚀层和基材的烧蚀阈值,利用等效脉冲数的方法分析了激光重复频率和能量密度对烧蚀速率的影响;最后进行了高速面扫描激光除锈工艺实验,研究了激光能量密度、脉宽、脉冲重叠率、离焦量等工艺参数对除锈后基材表面色泽、粗糙度的影响,并采用除锈的国家标准和耐腐性检测对激光除锈质量进行评估,具体研究方法和结论如下:1.利用高速摄影观察激光与锈蚀的相互作用过程,进行了不同激光能量密度下的锈蚀层的去除特征对比实验,并借助微观检测分析了不同能量密度下锈蚀层的相变过程,实验结果表明烧蚀和热作用是纳秒脉冲激光除锈的主要机制,激光能量密度大小决定了锈蚀层的去除机理,当激光的能量密度小于锈蚀层烧蚀阈值时,锈蚀层的主要以热弹性膨胀去除;当能量密度达到锈蚀的烧蚀阈值时,锈蚀层出现了熔化、气化相变现象,此外烧蚀过程中产生的气相爆炸冲击力会加速锈蚀层中疏松层的去除;脉冲激光除锈过程中,重复频率增加导致单位时间内脉冲数增加,多脉冲累积效应导致气相爆炸产生的冲击力增强,加速了锈蚀层的去除;在整个烧蚀过程中利用EDS、拉曼对激光作用前后区域内的锈蚀层进行检测分析,得到锈蚀层中的主要成分为γ-Fe OOH脱水后形成了ɑ-Fe2O3和Fe3O4,说明锈蚀层在激光烧蚀作用下发生了分解,而碳钢中Fe在烧蚀作用下与空气中的O2发生氧化反应并在基材表面形成ɑ-Fe2O3膜层。

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纳秒脉冲产生与测量实验中的脉冲调整技术
近年来，纳米技术的发展推动了科学实验和应用领域的突破。

在纳米材料和器
件的研究中，纳秒脉冲成为了广泛应用的一种技术手段。

纳秒脉冲的产生与测量对于实验研究具有重要意义，而脉冲调整技术则是保证纳秒脉冲质量与精确度的关键。

纳秒脉冲的产生是通过高性能的电子设备实现的。

电子脉冲发生器通常包括精
密的时钟源、脉冲电路以及驱动器等部件。

时钟源提供了精确的时间基准，脉冲电路将时钟信号转化为脉冲信号，而驱动器则将脉冲信号输入到被测系统中。

这个过程需要稳定的电源来保证信号的连续稳定输出。

同时，电子脉冲发生器的设计还需要考虑到高频和高速电路的特性，以及电磁干扰的抑制等因素。

在纳秒脉冲的产生过程中，脉冲调整技术起到了至关重要的作用。

脉冲调整技
术主要包括脉冲宽度调节、脉冲幅度调节和脉冲重复频率调节等。

脉冲宽度调节是指通过控制电子发生器的相位、频率或电流等参数来改变脉冲的宽度。

这种调节可以通过改变波形发生器的输出频率来实现，也可以通过控制驱动器的输出电压来实现。

脉冲幅度调节是指通过控制波形发生器的电流、电压和阻抗等参数来改变脉冲的幅度。

脉冲重复频率调节是指通过控制时钟源的频率来改变脉冲的重复频率。

这些调节技术可以有效地控制纳秒脉冲的性能参数，以满足不同实验需求。

测量纳秒脉冲的质量与精确度同样是非常重要的。

在传统的脉冲测量中，常用
的方法是使用示波器或频谱仪等设备来观察和分析脉冲信号的特征。

然而，随着脉冲频率的提高和复杂度的增加，传统的测量方法已经无法满足实验的要求。

因此，研究人员提出了一系列新的脉冲测量技术。

其中一种常用的技术是相位测量法。

相位测量法通过测量脉冲信号与参考信号
之间的相位差来确定脉冲的相关性和准确度。

这种测量方法可以实现高分辨率和快速测量，适用于高频和复杂脉冲的测量。

另一种常用的技术是功率测量法。

功率测量法通过测量脉冲信号的功率来确定脉冲的能量和峰值。

这种测量方法适用于高功率和高能量脉冲的测量，可以实现较高的准确度和灵敏度。

除了传统的测量方法外，还有一些新颖的脉冲测量技术被提出并应用于实验研究中。

例如，自适应滤波技术被用于对脉冲信号进行实时滤波和处理，以提高测量的精确度。

光学测量技术则利用光学器件捕捉和分析脉冲信号，可以实现高精度和非接触式的测量。

这些新颖的脉冲测量技术为纳秒脉冲的研究和应用提供了更多的可能性。

总结而言，纳秒脉冲产生与测量实验中的脉冲调整技术对于研究人员来说具有重要意义。

脉冲调整技术可以有效地控制纳秒脉冲的性能参数，以满足不同实验需求。

脉冲测量技术则可以帮助研究人员准确地测量纳秒脉冲的特征和参数，为实验研究提供重要的数据支持。

随着纳米技术的不断发展，脉冲调整技术和测量技术也将不断创新，为纳秒脉冲的研究和应用开辟更加广阔的领域。