脉冲激光电源电路原理图
脉冲激光器驱动电路的设计与应用
脉冲激光器驱动电路的设计与应用介绍脉冲激光器是一种能够产生高峰值功率、短脉冲宽度的激光器。
它在许多领域中都有广泛的应用，包括激光加工、医学治疗、通信等。
脉冲激光器的驱动电路起着至关重要的作用，它能够确保激光器的稳定工作并产生所需的脉冲参数。
本文将详细介绍脉冲激光器驱动电路的设计原理和应用。
设计原理脉冲激光器的工作原理脉冲激光器通常由激光介质、泵浦源和驱动电路组成。
激光介质通过泵浦源的能量输入，产生激发态粒子的反转分布。
当反转分布达到一定程度时，通过光学谐振腔的反射作用，可以实现激光的正反馈放大，从而产生激光脉冲。
驱动电路的作用驱动电路的作用是提供适当的电流或电压信号，使激光介质能够产生所需的激发态粒子反转分布，从而产生脉冲激光。
驱动电路需要满足以下几个要求： 1. 提供稳定的电流或电压信号，确保激光器的稳定工作。
2. 控制激光器的脉冲宽度和重复频率，以满足不同应用需求。
3. 提供保护功能，避免激光器因过电流或过压而损坏。
驱动电路的设计电源设计脉冲激光器通常需要较高的电源电压和电流。
为了确保电源的稳定性和可靠性，可以采用稳压稳流电源或者直流稳压电源。
稳压稳流电源能够根据激光器的工作状态自动调整输出电流和电压，保持恒定。
直流稳压电源则需要通过电压和电流调节器手动调整输出参数。
控制电路设计控制电路主要用于控制激光器的脉冲宽度和重复频率。
其中，脉冲宽度由激光介质的特性和谐振腔的参数决定，可以通过调节激光介质的泵浦源和谐振腔的参数来实现。
重复频率则由驱动电路的时序控制器控制，可以通过改变时序控制器的频率来调节。
保护电路设计保护电路用于保护激光器免受过电流、过压等损坏。
常见的保护电路包括过流保护电路、过压保护电路和过温保护电路。
过流保护电路可以监测激光器的电流，当电流超过设定值时，及时切断电源以避免激光器损坏。
过压保护电路则可以监测激光器的电压，当电压超过设定值时，自动切断电源。
应用脉冲激光器驱动电路在许多领域中都有广泛的应用。
Cymer准分子激光器的工作原理及应用
Ｊｕｌ． ２００８（总第 １６２ 期） ６１
·设备与工艺·
电 子 工 业 专 用 设备
Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｅｌｅｃｔｒ ｏｎｉｃ Ｐｒ ｏｄｕｃｔｓ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒ ｉｎｇ
ＥＰＥ
激光放电箱２０％反 ＡＷＲ 光镜
激光能量采样
光栅 校准器
λ误差调整 ＷＣＭ
图 ３ 激光能量和波长采样及校准模块原理图
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ Ｃｙｍｅｒ ＥＬＳ－６０００ｓｅｒｉｅｓ ｌａｓｅｒ ａｎｄ ｉｔｓ ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ ｍｏｄｕｌｅｓ． Ｉｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ， ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｅｘｐｏｕｎｄｅｓ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｔｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｂｅａｍ ａｎｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｗｉｔｈ ｓｔｅｐｐｅｒ， ｆｉｎａｌｌｙ ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｓａｆｅ ｕｓｅ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｇａｓ ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｓｔａｆｆｓ ｆｒｏｍ ｈａｒｍ． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ： Ｅｘｃｉｍｅｒ ｌａｓｅｒ； Ｄｉｍｅｒｓ； Ｓｔｅｐｐｅｒ
脉冲转换
脉冲压缩
触发脉冲 λ调谐 步进马达
风扇 激光放
高压电源 ＣＰＵ
电箱体 激光能量采样
放电电极 ２０％反光镜
激光 能量 波长 校准 模块输出 激光接口来自λ误差调整操作台
ｓｔｅｐｐｅｒ
图 １ Ｃｙｍｅｒ 准 分 子 激 光 器 工 作 原 理 图
２．１ 激光放电箱体 激光放电箱体主要由放电电极，预电离器，循
·设备与工艺·
电 子 工 业 专 用 设备
Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｅｌｅｃｔｒ ｏｎｉｃ Ｐｒ ｏｄｕｃｔｓ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒ ｉｎｇ
激光电源工作原理
激光电源工作原理
激光电源的工作原理是将电能转换为激光能量。
一般情况下，激光电源由电源模块、泵浦光源和激光介质三部分组成。
1. 电源模块：电源模块提供所需的电能，通常是通过交流电源输入直流电压进行供电。
电源模块还负责为其他组件提供稳定的电压和电流。
2. 泵浦光源：泵浦光源是激光电源中的能量输入部分，其作用是提供足够的能量来激励激光介质。
常见的泵浦光源包括闪光灯、半导体激光二极管等。
泵浦光源通常使用能量较高且短时脉冲的光源，以激发激光介质中的原子或分子跃迁。
3. 激光介质：激光介质是能够产生激光辐射的材料，其内部的原子或分子在受到泵浦光源激发后，会发生跃迁，并释放出与泵浦光源相对应的能量。
这种能量放大效应会逐渐放大并叠加，形成激光光束。
在激光电源的工作过程中，电源模块提供电能，并通过泵浦光源激发激光介质，从而产生激光。
激光的特性取决于激光介质的性质和泵浦光源的特性。
常见的激光电源包括气体激光、固体激光和半导体激光等。
全桥型IGBT脉冲激光电源原理分析
全桥型IGBT脉冲激光电源原理分析高功率Nd：YAG固体激光器与气体或其他激光器（如化学激光器，自由电子激光器等）相较，固体激光器具有结构紧凑、牢固耐用等长处，其运行方式多样，可在脉冲、持续、调Q及锁模下运行。
原理图下面咱们将要介绍的激光电源为工作于重复脉冲方式的固体激光器提供电能。
该激光器采用氙灯作泵浦光源，在惰性气体灯中，氙气的总转换效率最高。
激光器用于激光打标，工作频率每秒60次。
电源系统采用IGBT管全桥逆变方式，工作频率为20kHz，控制电路采用PWM方式。
图1原理框图图1示出电源原理框图，整个电路可分为主电路（电力变换电路）和控制电路两大部份。
来自电网的380V交流电压经整流滤波后取得约520V左右的直流电压，加到桥式逆变器上。
逆变器主功率开关采用三菱公司的CT60型IGBT管。
PWM 电路产生一对相位互差180°的脉冲电压控制逆变桥的四个功率管，将直流电压变换为高频方波电压，再经高频高压整流桥取得高压直流（约1400V），向储能电容Co充电。
电容Co上电压充到预定值（1000V）后，控制电路发出信号，将放电晶闸管触发导通，Co上电压快速向负载氙灯释放，激光器正常工作。
预燃触发电路针对负载氙灯特性而设，该型激光器要求先通入近两万伏的高压脉冲，将其内部击穿，再维持较低的持续电流（约100～200mA），激光器才能在电容Co的断续放电状态下正常工作。
因此，电源的工作步骤应是：开机——预燃触发——电容放电。
工作原理及仿真波形图2示出电源主电路，V1—V4组成桥式逆变器，两头并联RCD吸收支路，L 为限流电感，Co为储能电容，Lo用于限制Co对负载氙灯的放电电流，保护氙灯。
主电路图此处将限流电感L放在变压器原边。
这除能实现功率管的零电压开通外，例如在V1，V4关断后，由于L的续流作用，D2，D3导通，则V2，V3可实现零电压开通;还可分担变压器原边绕组上的压降，减少变压器匝数，进而减小变压器磁心。
高性能大电流脉冲电源的设计与实现
高性能大电流脉冲电源的设计与实现曹海源胡婷婷韦尚方万强孙斌卢常勇（武汉军械士官学校光电技术研究所，湖北武汉 430075）摘要 本文针对高功率脉冲DPSSL对激光电源的要求，综合运用了ARM7单片机控制技术、串联VICOR模块可调稳压源、IGBT功率器件及各种保护电路，设计并实现了小型、高效的半导体泵浦激光器驱动电源，具有电压调节范围宽、峰值电流高、控制精度高、良好的稳定性和高低温环境适应性等特点。
测试表明：电源整机运行稳定可靠，达到了很高的技术指标要求，可广泛应用于军用激光测距、激光雷达、激光对抗等领域。
关键词 驱动电源；ARM7；电流脉冲；IGBT；VICOR模块中图分类号 TN248.4 文献标识码 BDesign and Realization of High Performance and Strong Current Pulse Power Supply Cao,Hai-yuan Hu,Ting-ting Wei,Shang-fang Wan,Qiang Sun,Bin Lu,Chang-yong(Opto-electronics Facility, Wuhan Ordnance Noncommissioned Officers School,Wuhan, Hubei, 430075, P.R.China)Abstract: In this paper, according to the request of the high power pulse DPSSL, we design and implement a compact, high efficiency power supply for DPSSL, which combines the control technology of ARM7 MCU, tunable voltage stabilizer using VICOR modules in series structure, IGBT power components, closed loop adjusting circuit, and various protective measures. It is specified as wide tuning range of the voltage, high peak current, high control precision, high stability, high adaptability to the high-low temperature, and so on. Test and measurement results show that our power supply operates steadily and reliably, and well meets the request of the performance index in the project. It can be widely applied in military laser rangefinder, Lidar, laser counterwork, and so on.Keywords: power supply; ARM7; current pulse; IGBT;VICOR module1 引言DPSSL（Diode Pumped Solid-State Laser）出现于八十年代末，与传统的灯泵固体激光器相比，它具有效率高、寿命长、结构紧凑、稳定性高等特点，广泛应用于军事、航空航天等领域中。
激光电源脉冲功率切换电路仿真分析
ｊ ＝ Ｃ ｌ ～ Ｃ ｉ ４ ： Ｇ
坠
暮
ｅ －
关 断 支路 晶 闸管 ， ｇ ， ， ｇ ｚ ， ｇ 。 分别 为 三个 晶闸管 的触
发 信 号 。晶 闸管 二 极 管 额 定 耐 压 ６ ｋ Ｖ， 工 频 通 流
能力 ５ ０ ０ Ａ， 浪 涌 电流 １ ０ ｋ Ａ／ ｌ Ｏ ｍｓ 。Ｒ。 和 Ｃ 。 ， Ｒ
有储 能 简单 、 造 价低 、 波形 灵 活可 调等 突 出优点 。激 光 电源 的性能 直 接影 响 激 光器 的输 出稳 定 性 和寿 命 ， 脉 冲
功 率切 换 电路 的高效 率 、 高可 靠性 、 长 寿命 等特 性 是实 现激 光 电源 与氙灯 负载 间可靠 切换 的必要条 件 。 粒队 脉 冲 晶 闸管 、 二 极管 是 脉冲 功率 切换 电路 中 常用 的开 关 。 电压 上 升 率 和通 态 电流 是 衡 量 晶 闸管 性 能 的两
图 １ 脉 冲 功 率 切 换 电路 示 意 图
阻值 为 ５ Ｑ， 杂散 电感 为 １ ０ Ｈ。限流支 路 Ｃ 一１ ０ ０ Ｆ ， Ｒ ＝４ ０ ｋ ｆ ２ 。Ｔ ， Ｔ 为点火 器 用脉 冲变压 器 ， 输 出脉冲
束队 Ｍ
本 文基 于 Ｐ Ｓ Ｃ ＡＤ软 件建 立激 光 电源脉 冲 功率 切 换 电路 仿 真 模 型 ， 重 点仿 真 分 析 电路 参 数 对 晶 闸管 和二 极 管
的影 响 。
１ 脉 冲 功 率 切 换 电路
高 能激 光 电源 系统如 图 １所 示 ， 主 要 由充 电模
块、 储 能 模块 、 切 换模 块 、 点 火模 块 和 负 载五 部 分组 成 。图中 Ｃ ～Ｃ 为储 能龟 容 ， 额定电容量为 ２ ４ ０
大电流窄脉冲激光器电源的设计_杨林森
大电流窄脉冲激光器电源的设计杨林森,刘 俊(中北大学电子测试国家重点实验室,山西太原 030051)提要:本文主要介绍了一种为大电流窄脉冲激光器供电的激光电源的设计方法。
文章中首先论述了激光电源的发展现状。
然后根据工作项目的要求,通过CPLD 实现脉冲可调,用V MOS 管实现恒流控制,详细的介绍了这种激光电源的工作原理,设计方法,电路调试的过程及结果。
最终成功的设计出激光电源,其工作频率可调,脉宽:80ns-200ns 可调,脉冲电流高达6A 。
关键词:激光电源;V MOS 功率场效应管;大电流;窄脉冲中图分类号:TN248.1 文献标识码:A 文章编号:0253-2743(2006)06-0078-02The Design about the semiconductor laser driver for special requestYANG lin-sen,LIU jun(National Key Laboratory for Electronic Measurement Technology,s hanxi 030051,China)Abs tract:The paper mainl y introduce a research about a s emiconductor l as er driver works in the special condition s atis fyi ng the strict requirement which are narrow pulse generator and strong current .Thewriter s tate the actuality about the development of the laser diode dri ver and design a kind of las er diode driver suc -ces sfull y which can generate 6A c urrent and the puls e width is about 80ns.K ey words :las er di ode driver;V MOS power magni fier;narro w pulse generator;strong c urrent.收稿日期:2006-04-05基金项目:武器装备预研重点基金项目课题,编号:6140534作者简介:杨林森,男,山西朔州,中北大学,硕士。
905nm脉冲激光二极管驱动电路
905nm脉冲激光二极管驱动电路的设计905nm脉冲激光二极管在许多领域都有广泛的应用，如通信、激光雷达、光学传感等。
为了充分发挥其性能，一个优秀的驱动电路是必不可少的。
本文将详细介绍一种针对905nm脉冲激光二极管的驱动电路设计。
一、电路设计1. 电源供电驱动电路需要稳定的电源供电以提供所需的电压和电流。
我们选择一个开关电源，通过DC-DC转换器将输入电压转换为稳定的输出电压。
这种转换器具有高效率、低噪声和良好的负载响应特性。
2. 脉冲发生器为了产生脉冲激光，我们需要一个脉冲发生器。
我们选择一个基于TTL （Transistor-Transistor Logic）的脉冲发生器，它可以产生高速脉冲信号。
TTL脉冲发生器具有陡峭的前沿和后沿，能够确保激光二极管在脉冲期间正常工作。
3. 激光二极管驱动器激光二极管驱动器是核心部分，它需要能够提供足够的电流驱动激光二极管。
我们选择一个具有高带宽、低噪声和高驱动能力的驱动器。
该驱动器能够根据脉冲发生器的信号驱动激光二极管，使其在脉冲期间正常工作。
4. 反馈控制电路为了确保稳定的输出功率，我们设计了一个反馈控制电路。
该电路通过监测激光二极管的输出功率，调整驱动器的输出电流，从而保持输出功率稳定。
二、电路优化为了提高驱动电路的性能，我们采取了以下优化措施：1. 降低噪声：我们选择低噪声元件，并在电路中加入去耦电容，以降低电源噪声和电磁干扰。
2. 提高效率：我们优化电源电路的设计，降低功耗和热损耗，提高整个驱动电路的能效。
3. 保护二极管：我们设计了一个快速关断电路，能够在异常情况下快速关闭激光二极管，防止其损坏。
4. 温度补偿：我们加入了温度传感器和补偿电路，以补偿温度对激光二极管性能的影响。
三、总结本文介绍了一种针对905nm脉冲激光二极管的驱动电路设计。
该设计考虑了电源供电、脉冲发生器、二极管驱动器和反馈控制电路等多个方面，并进行了优化措施以提高性能。
这种驱动电路能够为905nm脉冲激光二极管提供稳定的、高效的驱动能力，使其在各种应用中发挥出色的性能。
脉冲驱动电源
脉冲驱动电源特点：● 脉冲输出电流0-200mA、500mA、1A、5A、10A,15A连续可调● 自适应输出电压：2V 3V 5V 12V 15V 24V● 电流稳定度优于0.2%● 支持双路温控● 精确稳定的温度控制,温控稳定度优于+/-0.1℃● 高稳定性和高可靠性● 高精度的ATC和ACC电路● LCD中文显示界面● 具有过热、过流、过压等保护功能● AC 110-240V● 带RS232控制接口描述激光器驱动电源是作为半导体激光器用的输出电流可调的恒流源。
可作为脉冲调制(PM)激光器的驱动源。
适用于各种封装、各种波长的半导体激光器，激光二极管极其组件，超辐射二极管和半导体光放大器。
激光器驱动电源采用智能微处理器作为核心处理器,结合先进的软件和电子技术,全中文操作界面,无限循环编码开关及五向按键使得设置和操控非常方便,久经考验的电路设计,和反复测试保证了输出纹波小,响应快.整机系统工作稳定,可靠,具备过流、短路、过热以及慢启动保护，可延长激光器的寿命。
调制信号既可以内部实现也可以外部控制，且调制频率连续可调。
产品参数：参数典型值单位输入电压220V输入电压频率50HZ输出电压自适应0~24V脉冲宽度可调10-10000us重复频率可调1-100Hz输出电流可调0.01-15.00A温度控制精度+/-0.1℃电流稳定性<0.2%-----远程控制RS232-----可根据客户要求订制,结构外观更新恕不另行通知。
图片仅供参考,尺寸以实物为准,我公司（深圳市飞博源光电）热忱为您提供,具体性能指标见每台设备参数.。
大功率高能脉冲激光电源设计
大功率高能脉冲激光电源设计
李贺龙;徐健;杨之青;宋家豪;吴周宇;汤义辉;赵爽;丁立健
【期刊名称】《强激光与粒子束》
【年(卷),期】2024(36)5
【摘要】根据YAG激光器对大功率高能量脉冲电源的应用需求,设计了一种大功率脉冲激光电源,可实现高脉冲能量重复频率输出及充电电压灵活调控。
前级充电网络采用串联LC谐振变换器,后级脉冲形成网络选择晶闸管触发LC放电电路。
最终,研制了1台7 kW实验样机,最大重复频率10 Hz,最高充电电压2.2 kV,可实现单脉冲最高700 J电能输出,满足大功率高能脉冲输出的应用需求,实验测试结果验证了设计的可行性。
【总页数】6页(P56-61)
【作者】李贺龙;徐健;杨之青;宋家豪;吴周宇;汤义辉;赵爽;丁立健
【作者单位】电能高效高质转化全国重点实验室(合肥工业大学);合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室)
【正文语种】中文
【中图分类】TM51
【相关文献】
1.大功率YAG脉冲激光电源系统的改进设计
2.10kJ高能脉冲激光器直驱式电源系统的分析和设计
3.大功率半导体激光泵浦固体激光器脉冲电源设计
4.一种高速大
功率半导体脉冲激光电源的设计与仿真5.大功率半导体激光器的高精度脉冲电源设计
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基于雪崩晶体管的脉冲半导体激光电源的设计
半导体激光二极管以其高效 、 可靠性好、工作
寿命长和低成本等优 良特性 被越来越广泛 地应用 于
国防 、科研 、医疗 、加工 等领域 。脉 冲激光在激光
十 龙 江 大学 ２ ０ 年 度 学 生科 技 创 新 课 题 ，项 目编号 ４ 黑 ０９ ６
件时也可以产生较短光脉冲 ，相 比于调 Ｑ、锁模等方
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｓｍｉｏ ｄ ｃｏ ｓｒ； ｕｓ ｒ ｅ； ｖｌｎ ｈ ａ ｓ ｔｒ ｙ ｒｓ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔｒｌ ｅｓ ｐ ｌｅｄｉ ｒ ａ ａａ ｃ ｅｔ ｎ ｉ ｏ ａ ｖ ｒ ｓ
１ 引
言
防撞 、激光测距 和成 像方面有 广泛应用 。由于半导 体激光器 电流 调制的特性 。使其在 无需任何其 他元
Ａｂ ｔ ｃ： ａ ｏ ｅ ｏ ｄ ｓｍｉｏ ｄ ｃｏ ｓｒｐ ｌｅｄｉｅ ｓｄ ｓ ｎ ｄｂ ｓｄ ｏ ｖ ｌｎ ｈ ｒｎｉｔｒａ ｄ ｔ ｅ ｓｒ ｔ Ａ ｎ ｎ ｓｃ ｎ ｅ ｃｎ ｕ ｔｒｌ ｅ ｕｓ ｒ ｒ ｅｉ ｅ ａ ｅ ｎ ａ ａａ ｃ ｅｔ ｓ ｏ ｎ ｍｅｄ － ａ ａ ｖ ｗａ ｇ ａ ｓ ｉ
率 等 于 时 钟 频率 的两 倍 ，本 实 验 中时 钟 频 率 为 １ Ｋｚ Ｈ ，脉 冲重 复频 率 为 ２Ｋ ｚ Ｈ 。脉 冲宽 度取 决 于延 迟时 间以及 处理器件 的响应 时 间。本实 验采用 反相 器 延迟 时间为 １ Ｓ ０ｒ ，理想 脉 冲宽度 为 ２ ｓ ｌ ０ｎ ，理 想 占空 比为 ２ １ 由于脉 冲产生 原理 的限制 ，本脉 ｘ０ 。
法具有简单易行 、便 于调节 的优点 ，有着广 泛的应
用前景 。脉冲半导体激光器驱动电源的研制是拓展
望Ｉ— ｍｉ ． 一 ＿ ｗ． ｏ ＿ ｗ ｅｆ ｍ ｗ ｏ ｎ广 ｏ ｃ
适用于激光引信的脉冲半导体激光电源研制
设计与研发
２ 们 ４ 。 ３
适用于激光 引信的脉冲 半导体激光 电源研制
王 强， 李智
（ 四川大学 电子信息学院 ， 四川成都，６ １ ０ ０ ６ ４ ）
摘要 ： 研 制一种应 用于激 光引信的脉冲 半导体激光器驱动 电源 ， 其输 出的脉冲信号 具有体 积小 、 重 复率高、 上升 沿时间短 、 脉 宽窄、 功率大等优 点。 本电源选 用大功率 的高速 Ｍ Ｏ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ管作为开关 ， 设计 出相应的高速开关控制 电路 ， 在常规 的 ２ ４ Ｖ 供 电时 ，
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｄ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｄ ｉ ｏｄ ｅ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｐｏ ｗｅ ｒ ｉ ｎ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｆ ｕｚ ｅ
Ｗ ａ ｎ ｇ Ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｌ ｉ Ｚ ｈ ｉ
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ ，６ １ ０ ０ ６ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
０ 引言
激 光引信是 随着激光技术 的快速发展 而出现一种新 型近炸
上包括 驱动 电路 ， 开关 电路 和反馈 电路 。 其 中驱动 电路为后 级开 关 电路提供一个上升沿 陡峭 ， 脉宽窄 ， 峰值 电流大 的控制信 号。 开
引信 ， 由于激光引信具有引信脉冲窄、 定Ｈ ｚ ） ， ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ｒ ｉ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｉ ｍ ｅ （ ３ ． ４ ｎ ｓ ） ， ｎ ａ ｒ ｒ ｏ ｗ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｗ ｉ ｄ ｔ ｈ （ ７ ． ２ ｎ ｓ ）ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ（ ３ ０ Ｗ ） ｗ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｓ ｔ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｏ ｆ
激光原理实验
激光原理实验激光安全须知实验一Nd3+:YAG激光器的安装与调试实验二Nd3+:YAG激光器参数测量实验三高斯光束远场发散角测量实验四氦氖激光器模式测量实验五电光调Q脉冲YAG激光器实验六KTP晶体倍频YAG激光器实验七YAG激光放大器激光安全须知1 大功率调Q脉冲激光装置所在地应有明确标志，非实验人员不得进入激光工作区域。
2 不可直视激光束(迎着激光束射来的方向看)和它的反射光束，不允许对激光器件做任何目视的准直操作。
3 对于不可见的红外激光束，实验者更应了解实验的光路布局，并避免使自己的头部保持在激光束高度所在的水平面内。
4 实验区域内不应存在任何带有闪亮表面的物体。
实验者应从身上除去此类饰物、手表与徽章等。
5 不可在有激光照射的情况下移动任何反射镜、光阑、能量汁探头和光谱仪器等。
6 不允许将激光束瞄准任何人体、动物、车辆、门窗和天空等。
对于由此而带来的对目的物的伤害，操作者负有法律责任。
7 不得在未停机或未确认储能元件均已放电完毕的情况下检修激光设备，避免造成电击伤害。
实验一Nd3+:YAG激光器的安装与调试一、实验目的1、通过对Nd3+:Y AG激光器的安装与调试熟悉固体激光器的结构和工作原理。
2、学会调整光学谐振腔的基本方法。
3、要求将激光器调整到有最佳输出状态。
二、仪器设备YAG棒：φ6Х80mm 脉冲氙灯：φ6Х80mm 半反镜透过率：T=80%谐振腔长：500mm 储能电容：100μF 聚光腔：1个激光电源：1台水冷设备：一套光学平台及支架：一套黑相纸：若干红光LED指示光源光源：一支小孔光阑：一个三、实验原理1、固体激光器基本结构YAG 棒图1、固体激光器基本结构固体激光器主要由工作物质，激励源和光学谐振腔三部分组成，其结构如图1。
本实验用激光器，工作介质φ6×80mm，泵灯为脉冲氙灯，尺寸为φ7×80mm，聚光腔采用镀银金属腔。
聚光腔的作用是使光泵发出的光更有效地集中照射到工作物质上，从而提高激光器的总体效率。
激光电源工作原理(精)
激光电源的工作原理
2、脉冲激光电源的工作原理 工作原理：三相交流电经整流、滤波后变成直 流，对储能电容充电，经控制电路控制通过大
功率开关器件IGBT放电，并经过大功率、精密电
感滤波成为恒流电源，控制氙灯放电。
激光电源的工作原理
各部分电路原理如下： （1）充电电路 由整流滤波电路组成，为储能单元的大容
量电容提供充电电源。采用LC恒流源充电方式。
具有可靠性高和恒流特性好的特点。
激光电源的工作原理
（2）储能单元 由电解电容通过串、并联组成，总容量约 4800uF左右，可在2ms脉冲宽度内输出20焦
的能量。
激光电源的工作原理
（3）放电电路 将储能电源中的电能可控地加在氙灯上，
一般采用大功率IGBT器件进行放电开关控制。
激光电源的工作原理
课程：《激光设备控制技术》 院系：电子工程系 主讲人：张才华
激光电源的工作原理
教学目标： 1、了解脉冲激光电源的组成结构； 2、了解脉冲激光电源的工作原理。
激光电源的工作原理
1、脉冲激光电源的组成
脉冲激光电源主要由主电流 板、显示板、中控板、软启动板 通过工业现场总线连接，完成电 源的各项功能。控制原理框图如
下图所示：
激光电源的工作原理
水泵控制 激光控制 触摸显示屏 中控电路板 显示电路板 频率控制缓升缓降源自软启动电路电流控制板
能量控制板
图1 脉冲激光电源控制原理框图
激光电源的工作原理
2、脉冲激光电源工作原理
三相输入
整流滤波器
储能及放电电路
氙灯
检测及保护电路
控制电路
触发/预燃电路
图2 脉冲激光电源主电路工作原理框图
作业： 1、脉冲激光电源主要由哪些部分构成？ 2、脉冲激光电源的工作原理与过程是什么？
脉冲电源介绍课件
产业前景
市场规模持续增长
随着脉冲电源在各领域的广泛应用，市场规模将继续保持增长态 势。
竞争格局日益激烈
随着技术的不断进步和应用领域的拓展，脉冲电源行业的竞争将越 来越激烈。
政策支持推动产业发展
政府对新能源、节能环保等领域的支持力度不断加大，将为脉冲电 源产业的发展提供有力保障。
PART 05
脉冲电源的实际案例分析
通过精确控制电流和电压，脉 冲电源可以有效降低设备的工 作温度和应力，从而延长设备 的使用寿命。
高精度控制
脉冲电源采用数字化控制技术 ，可以实现高精度的电流和电 压调节，满足各种精密设备的
需求。
挑战
电磁干扰问题
脉冲电源在快速切换过程中会产生较强的电磁干扰，可能影响周围设 备的正常运行。
电源稳定性问题
科研案例：材料研究
总结词
脉冲电源在材料研究中具有重要价值， 能够促进新材料的发现和应用。
VS
详细描述
在材料研究领域，脉冲电源的应用主要涉 及电化学合成、电镀和电泳等方向。通过 利用脉冲电源的特性，研究人员可以控制 材料的生长和形貌，合成具有优异性能的 新型材料。同时，脉冲电源还可以用于研 究材料的电学、光学和磁学等性质，为新 材料的开发和应用提供有力支持。
脉冲电源的发展趋势与未 来展望
技术创新
高效能
模块化设计
随着电力电子技术的进步，脉冲电源 的能效越来越高，能够满足更严格的 能源消耗要求。
采用模块化设计理念，脉冲电源的维 护和升级更加便捷，提高了设备的可 靠性和使用寿命。
智能化
通过引入人工智能和大数据技术，脉 冲电源具备了自我学习和调整的能力 ，可以根据负载需求自动优化输出参 数。
医疗治疗设备
电火花加工用脉冲电源
电火花加工及其脉冲功率电源的研究电火花加工又称放电加工（electrical discharge machining,简称EDM），由于其能进行难切削材料和复杂形状零件的加工，而得到广泛的应用。
其中最主要的部分是脉冲电源，脉冲电源的技术性能好坏直接影响电火花成形加工的各项工艺指标，如加工质量精度、加工速度、电极损耗等。
本文将对电火花加工的原理及其脉冲电源进行简要介绍和研究。
一、电火花加工的工作原理进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。
通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。
在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达一万摄氏度以上，压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷凝，形成固体的金属微粒，被工作液带走。
这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。
紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿，产生火花放电，重复上述过程。
这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。
在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属，一边使工具电极不断地向工件进给，最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。
因此，只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式，就能加工出各种复杂的型面。
工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料，如铜、石墨、铜钨合金和钼等。
在加工过程中，工具电极也有损耗，但小于工件金属的蚀除量，甚至接近于无损耗。
工作液作为放电介质，在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。
常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质，如煤油、去离子水和乳化液等。
RF CO2激光电源类别与原理
RF CO2激光电源类别与原理1引言自1973年第一台射频（RF）波导激光器问世至今已26年多。
最初是将线圈绕在波导上，实现了RF激励波导激光器的发光。
它首次显示了低电压激励的优越性。
那时，还有许多不完善的地方。
存在的主要缺点是：放电不均匀，耦合效率差、线圈电感太大，限制RF频率的提高，只能在几MHz以下工作等。
尽管已有26年多的研制、使用历史，但当前它仍处于发展与改进阶段。
其总的研制方向是：降低成本、增长寿命、提高输出功率和效率、减小体积和质量，改进可靠性，提高各项性能指标，以适应各种用途的需要。
RFCO2激光器工作频率按ISM规定为27～40MHz；其主要分类如下所述：（1）按输出方式分1）连续输出；2）脉冲输出——调制频率高达1MHz；3）Q开关输出——电光调Q与声光调Q。
（2）按谐振腔的工作分1）波导腔——孔径D=1～3mm；2）自由空间腔——孔径D=4～6mm。
（3）按激励极性分1）单相；2）反相。
（4）按腔体结构分1）单腔；2）多腔；（a）折叠腔：V型——2折；Z型——3折；X型——4折。
（b）列阵腔：短肩列阵；交错列阵。
（c）积木式：并联—2腔；三角组联—3腔。
3）大面积放电（a）平板型，（b）同心环型。
（5）按均恒电感分布方式分1）准电感谐振技术—用于低电容激光头；2）平行分布电感谐振技术—用于高电容激光头。
（6）按谐振腔材料分1）陶瓷—金属混合型；2）全陶瓷型；3）全金属型。
（7）按冷却方式分1）空气冷却；2）水冷却。
高重复频率纳秒级陡脉冲电源的研制
究开始盛行起来。以美国和俄罗斯为中心，人们对其进行军事上的应用研究，并投
入了巨额的费用。以后，随着冷战的结束，积累起来的脉冲功率技术在产业方面的
应用逐步深入。
表1.1 脉冲功率技术的应用一览表
近 代 科 学 研 究
军事 应用
工业 应用
医学 应用 环境 保护
其他
应用领域 粒子束惯性约束核聚变[2] 相对论电子束加速器[3]
本文对这种高功率脉冲电源的工作原理，设计方法做了详细的介绍；对电路各 部分如储能电容充电、两级充放电回路、晶闸管驱动和保护、高频脉冲变压器、自 击穿气体开关、Blumlein 传输线等的原理和设计都做了详细的分析；建立了电路的 PSpice 仿真模型，进行了仿真计算；对电源电路系统各个部分的输入输出特性做了 系统的试验研究和分析，给出了试验数据和波形；对仿真结果和试验结果作了比较 分析，找出了电路的运行规律。对脉冲介质阻挡放电进行了仿真和试验，试验结果 与仿真结果基本吻合。
1.1 脉冲功率技术概述
脉冲功率技术是指将“慢”存储起来的具有较高密度的能量，进行快速压缩、 转换或直接在很短的时间释放能量给负载的电物理技术。脉冲功率技术大多数涉及 高电压、大电流及高速脉冲放电，它广泛应用于等离子体物理与受控核聚变的研究、 核爆炸模拟、闪光 X 射线照相、高功率激光、大功率微波、电磁脉冲、电磁发射、 粒子束武器等方面，在环境、宇宙、生物医学、电子学、新材料、精密加工、食品 加工、粉碎等领域也都有广泛的应用。表 1.1 比较详细地介绍了脉冲功率技术的主要 应用领域。
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脉冲激光电源电路原理图
脉冲激光电源的原理方框图如图1所示。
它由触发电路、主变换器电路和高压充放电电路等三大部分组成。
其电路原理图如图2所示。
图1 脉冲激光电源的原理方框图
图2 脉冲激光电源电路原理图
3 电路的工作原理
3.1 触发电路的工作原理
从图2可以看出，触发电路部分主要是由触发指示电路和触发电路组成，具体由IC1的LBI和LBO端，V1、LED、VD1以及K1和K2来完成，当变换器通过变压器T1、二极管VD2和VD3向电容器充电时，取样电路（由R10、R9、W1、W2、W3、R1组成）将其充电电压值反馈给IC1的LBI与VFB端，一旦电压充到所需的电压值时（大约为1kV左右），这时LBI 端的电压值将大于1.3V，LBO端就会变为高电平，V1导通，LED变亮，指示出电压已充到可以触发的状态。
另外取样电路将反馈信号还送入IC1的VFB端，若反馈信号的电压值≥1.3V
时，即刻关断变换器，使高压维持到所需的值上，触发器件由高耐压、大电流的汽车级的晶闸管BT151/800R来担任。
3.2 主变换器的工作原理
主变换器电路主要是由IC1（MAX641/642/643）、变压器T1以及V2等元器件组成的单端反激式升压电路。
其电路的核心部分为MAX641/642/643，所以这部分电路的工作原理分析以及MAX641/642/643的技术参数及其应用请查阅文献[1]。
这里只给出高频自耦升压变压器的技术资料，以供同行们在制作时参考。
铁芯选用4kBEE型铁氧体，骨架选用与铁芯对应配套的EE19型立式骨架，其技术参数如图3所示。
图3 T1变压器的技术参数
3.3 充放电电路的工作原理
充放电电路主要是由电容C7∥C10、C8∥C11、C9∥C12、C13、R14、升压变压器T2等组成。
当电容C7∥C10、C8∥C11、C9∥C12被充到所设定的高压值时，电容C13中的电压也同时被充到所要求的电压值（300V左右），这时闭合K1或K2，晶闸管V3被触发导通，电容C13中所储存的能量通过变压器T2的初级绕组放电，使次级绕组感应出约10kV左右的高压，将激光器中的气体电离。
在电离的同时，电容器C7∥C10、C8∥C11、C9∥C12中所储存的能量将这个电离的过程维持到一定的时间，从而就得了所需的激光脉冲。
4 重要元器件的选择及技术要求
1）储能电容由于储能电容C7∥C10、C8∥C11、C9∥C12要在很短的时间内为激光器提供足够大的能量，所以在选择该电容时，除了要求其具有足够高的耐压值（≥350V）以外，还必须要求其具有快速充电和放电的特性，即应选择印有“PHOTOFLASH”的光闪电容。
2）升压变压器升压变压器除了其初级绕组供电容C13放电，以使次级电压升高到10kV以上外，还要满足当气体被电离以后，通过次级绕组将电容C7∥C10、C8∥C11、C9∥C12中的能量全部释放给激光器，以便能够激发出很强的激光束来。
所以次级绕组既要匝数多，又要电阻很小，同时还要满足耐高压的要求。
变压器磁芯选择环形3kB的铁氧体材料，初级绕组选用?1.0的聚四氟乙烯镀银高压线绕制，次级绕组选用?0.32的聚四氟乙烯镀银高压线绕制，铁芯磁环选用外径35，内径12，厚度10的软磁铁氧体。
其技术参数如图4所示。
图4 T2升压变压器的技术参数
3）MAX641/642/643选择时几点说明
（1）MAX641输出的PWM信号驱动V2所输出的方波幅度为5V；（2）MAX642输出的PWM信号驱动V2所输出的方波幅度为12V；（3）MAX643输出的PWM信号驱动V2所输出的方波幅度为15V。