爆磁压缩发生器作为激光器驱动能源结构的研究

发布时间：2023-08-08 18:15

　　本文的主要目的是建立爆磁压缩发生器(FCG)和调制电路的结构参数对整个装置输出功率影响的模型，以优化整体结构设计，并分析此结构能否满足激光器驱动能源的基本要求。 本文通过数学方法建立爆磁压缩发生器输出能量模型，以及将爆磁压缩发生器的输出能量作为输入能量的脉冲调制电路的输出能量模型，并利用C++编制了FCG-I程序对此模型进行数值计算。本文在对脉冲调制电路研究过程中，首先分析EEOS的自身参数模型，并建立传统EEOS电路模型。根据前人的实验结论，首次建立新型的EEOS结合电感储能传输线的数学模型。本文研究半导体激光器的工作原理、输出特性，并根据其自身激发的条件以及对驱动能源要求，分析爆磁压缩发生器作为其驱动能源是可行的。本文对下一步实验的相关工作进行了规划，以及对一些具体问题提出了解决办法。 为了验证模型的正确性，采用了国内已有的爆磁压缩发生器参数作为FCG-I的输入数据，将计算得到的结果与实验数据进行对比验证，结果表明所建立的模型正确，可以用来指导FCG的设计。依据建立的新型调制电路数学模型，通过分析说明此模型符合已有的实验结论。最后本文设计了一种新型的平板式爆磁压缩发生器(PFCG)...

【文章页数】：105 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1.绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状与发展现状
        1.2.1 爆磁压缩发生器的研究与发展现状
        1.2.2 脉冲功率技术的研究与发展现状
        1.2.3 半导体激光器的研究与发展现状
    1.3 本文研究的意义及内容
        1.3.1 本文研究的意义
        1.3.2 本文的主要任务和研究内容
2.轴线起爆式螺旋型 FCG 模型
    2.1 FCG 基本理论
    2.2 螺旋型 FCG 工作原理
    2.3 螺线圈型 FCG 的模型
        2.3.1 电枢筒内表面压力计算
        2.3.2 电枢筒外表面磁场计算
        2.3.3 电枢筒外表面磁压力计算
        2.3.4 电枢筒膨胀半径计算
        2.3.5 FCG 的电路模型(电感和电阻的计算)
    2.4 算法选择和程序编写
        2.4.1 算法的选择
        2.4.2 数值计算过程
        2.4.3 程序流程图
    2.5 程序验证
        2.5.1 模型参数
        2.5.2 结果对比
    2.6 本章小结
3.FCG 输出功率的调制
    3.1 脉冲功率调制的原理
    3.2 螺线圈型 FCG 调制电路的选择
    3.3 电爆炸丝开关调制电路
        3.3.1 EEOS 脉冲功率调制电路图
        3.3.2 EEOS 的参数分析
        3.3.3 EEOS 调制电路模型
    3.4 一种新型的 FCG 调节电路
        3.4.1 EEOS 结合电感储能传输线调节电路原理
        3.4.2 螺旋传输线的电感计算
        3.4.3 EEOS 结合电感储能传输线等效电路模型
    3.5 本章小结
4 激光器及 FCG 作为其驱动能源分析
    4.1 激光器的种类
        4.1.1 半导体激光器(LD)
        4.1.2 可调谐激光器
        4.1.3 化学氧碘激光器
        4.1.4 二氧化碳激光器
        4.1.5 液体激光器
        4.1.6 数字激光器
    4.2 半导体激光器的基本原理和输出特性分析
        4.2.1 半导体激光器的基本原理
        4.2.2 半导体激光器的输出特性
    4.3 对 FCG 作为脉冲式高功率 LD 驱动能源的分析
        4.3.1 高功率短脉冲 LD 对驱动能源的要求
        4.3.2 LD 输出功率对电流的脉冲调制强度的要求
    4.4 本章小结
5 驱动能源整体结构和相关设计
    5.1 本文 FCG 驱动能源结构模型
        5.1.1 FCG 驱动能源结构工作过程
        5.1.2 总体结构数学模型
    5.2 轴线起爆式螺旋型 FCG 的相关设计
        5.2.1 轴线起爆的实现
        5.2.2 炸药选取
        5.2.3 初始能源的基本要求
        5.2.4 馈电方式的选取
        5.2.5 延期系统的设定
        5.2.6 线圈和电枢的制作
    5.3 EEOS 的基本要求
        5.3.1 EEOS 开关截面积和长度
        5.3.2 EEOS 不利因素的消除
    5.4 传输线的电感要求
    5.5 实验结果测量
    5.6 本章小结
6 一种新型平板式爆磁压缩发生器
    6.1 平板型 FCG 简介
    6.2 圆柱型平板式 FCG 结构
    6.3 圆柱型平板式 FCG 模型
        6.3.1 平板爆轰冲击力
        6.3.2 平板的磁压力
        6.3.3 平板运动方程
        6.3.4 等效电路模型
    6.4 本章小结
7.本文总结
    7.1 主要工作
    7.2 本文的创新
    7.3 展望
参考文献
附录1(FCG-I 程序编码)
附录2(新型平板 FCG 结构图)
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的成果
致谢



本文编号：3840244