大口徑等離子體電極電光開關(guān)的數(shù)值模擬.pdf

1、用于慣性約束聚變的高功率激光驅(qū)動器需要大口徑的光開關(guān)作為隔離器，用來隔離后向反射激光以及激光器多程放大系統(tǒng)中的寄生振蕩。利用氣體放電產(chǎn)生的大面積高電導(dǎo)率透明等離子體作為普克爾盒電光晶體的電極，可以使晶體全口徑電場均勻分布，利用薄晶體就可以把開關(guān)定標(biāo)到大口徑，被認(rèn)為是高功率激光裝置中光束控制和隔離的理想元件。
　　與傳統(tǒng)的雙脈沖過程驅(qū)動等離子體電極電光開關(guān)的原理不同，單脈沖過程驅(qū)動等離子體電極普克爾盒電光開關(guān)沒有獨立的大電流等離子體

2、發(fā)生裝置，而只是通過高幅值的開關(guān)脈沖來完成對開關(guān)的驅(qū)動。為了研究氣體放電形成等離子體的微觀物理過程和電光開關(guān)宏觀參量之間的關(guān)系，在理論上建立一個模擬普克爾盒氣體放電特性的物理模型，對電光開關(guān)的設(shè)計和優(yōu)化是非常有意義的。
　　本文根據(jù)單脈沖過程等離子體電極普克爾盒電光開關(guān)的工作原理和氦氣放電中各種粒子的運動和相互之間的反應(yīng)過程，建立了模擬普克爾盒放電特性的理論模型，運用MATLAB軟件進(jìn)行計算機(jī)數(shù)值求解，分別模擬了兩種不同口徑的普克

3、爾盒在開關(guān)脈沖作用下的放電特性，給出了普克爾盒的極間電壓、電流、晶體表面積累的面電荷密度、晶體兩側(cè)的電壓、開關(guān)效率的時間演化曲線；電場在放電空間的時空分布圖；穩(wěn)態(tài)時放電腔的電子、原子型正離子、分子型正離子、激發(fā)態(tài)原子、激發(fā)態(tài)分子的濃度分布曲線；等離子體區(qū)電子能量的分布曲線，分析了氦氣放電等離子體的微觀物理過程和電光開關(guān)宏觀參量的關(guān)系。本文還分別計算了開關(guān)脈沖電壓和工作氣壓對等離子體電極普克爾盒電光開關(guān)工作特性的影響，結(jié)果表明：由于等離子