CN203054147U - 激光二极管触发的光导开关导通性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于开关器件测试技术领域，具体为一种激光二极管触发的光导开关导通性能测试装置。本实用新型包含高压偏置源、激光二极管驱动、同步控制系统、光导开关检测电路系统和光导开关检测平台。通过同步控制系统控制偏压与驱动的同步性，通过光学平台控制激光二极管与光导开关的相对触发位置。本实用新型适用于实验室及研究所以及制造测试光导开关的厂家。

Description

激光二极管触发的光导开关导通性能测试装置

技术领域

本实用新型属于开关器件测试技术领域，具体涉及一种激光二极管触发的光导开关导通性能测试装置。 

背景技术

自从1972年，美国Maryland大学的S.Jayaraman和C.H.Lee发现半导体材料对光脉冲作用的响应时间可在皮秒量级以内开始，世界各地的研究者开始兴起了对光导开关（photoconductive semiconductor switch， PCSS）特性的研究。光导开关具有触发抖动小、响应速度快、重复频率高、体积小、易集成等诸多优点，使得其它在高功率微波、超宽带雷达、太赫兹技术、触发火花隙开关等系统里有着广泛的应用前景，光导开关是近年来发展迅速的一种半导体光电子器件。 

光导开关的导通机制分为线性模式和非线性模式，目前针对光导开关的非线性模式导通特性研究是一个很热门的研究领域。由于在非线性模式下，光导开关导通速度极快，达皮秒量级，电压幅值很高，达十kV量级，因此对其导通特性的测试装置系统要求非常高。 

目前各研究所对光导开关导通特性的检测系统主要是针对激光触发的测试系统，做不到紧凑触发，并且测试电路不尽相同，没有统一的检测装置。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种性能稳定、测试重复性高、检测数据误差小，且易于控制的激光二极管（laser diode， LD）触发的光导开关导通性能测试装置。 

本实用新型提供的激光二极管触发的光导开关导通性能测试装置，由高压偏置源1、激光二极管驱动2、同步控制系统3、光导开关检测电路4和光导开关检测平台5组成，其中： 

所述的高压偏置源1采用Marx电路拓扑结构，充电电源为直流源；

所述的激光二极管驱动2采用雪崩管电路实现，即激光二极管驱动采用电容经过雪崩管快速对激光二极管放电的方式产生快的驱动电流得到快的光脉冲；

所述的同步控制系统3由高压驱动信号12、FPGA控制核心11和驱动控制信号13依次连接组成，由FPGA控制核心11控制高压驱动信号12和驱动控制信号13的同步输出；

所述光导开关检测电路4由储能传输线6、光导开关7、测量连接传输线8、衰减器9和示波器10依次连接组成；

所述光导开关检测平台5置于光学平台底板14上，光导开关检测平台5由光学平移台15、固定支架16、激光二极管驱动2，以及置于塑料盒20中的光导开关7、印刷电路板18、固定支柱19和变压器绝缘油21组成；由光学平移台15、固定支架16、激光二极管驱动2通过铜柱17固定。

本实用新型中，所述的高压控制信号12和驱动控制信号13分别控制高压偏置源1和激光二极管驱动2 的同步输出。 

本实用新型中，所述的激光二极管驱动2可以通过光学平移台15调整与光导开关7的相对位置。 

本实用新型中，所述的储能传输线6和测量连接传输线8直接焊接在光导开关7上；储能传输线6和测量连接传输线8可采用半钢半柔型耐高压50Ω传输线； 

本实用新型中，所述的高压偏置源1和储能传输线6，以及测量连接传输线8和衰减器9之间的连接接头采用高压高频连接头；

进一步，本实用新型中所述的激光二极管驱动2采用雪崩管电路实现；

进一步，本实用新型中所述衰减器9特征阻抗为50Ω，衰减60dB；

进一步，本实用新型中所述的光导开关7焊接在印刷电路板18上，并且完全浸没在变压器绝缘油21中。

本实用新型所用的技术方案具有以下优点： 

（1）本实用新型可为光导开关导通特性的测试提供一个统一的测试装置；

（2）本实用新型整体结构紧凑，整个测试平台装置集成在一块光学平台上；

（3）本实用新型采用光学平移台调整驱动与光导开关的相对触发位置，精度较高，并且方便；

（4）本实用新型所有连接头采用高压高频接头，测试电路全部采用传输选结构，整体回路电感较小，测量精度高；

（5）本实用新型负载采用衰减器，即作为匹配负载使用又起到衰减电压幅值的作用；

（6）本实用新型采用变压器绝缘油密封光导开关，增强开关的耐压；

（7）本实用新型把高压偏置源1、激光二极管驱动2供电系统以及同步控制系统3全部集成在一起，系统紧凑；

（8）本实用新型可以获得方波输出波形。

附图说明：

图1是本实用新型的结构图。

图2是本实用新型的高压偏置源结构图。 

图3是本实用新型的激光二极管驱动结构图。 

图4是本实用新型的光导开关检测平台结构图。 

图中标号：1、高压偏置源，2、激光二极管驱动，3、同步控制系统，4、光导开关检测电路系统，5、光导开关检测平台，6、储能传输线，7、光导开关，8、测量连接传输线，9、衰减器，10、示波器，11、FPGA控制核心，12、高压控制信号，13、驱动控制信号, 14、光学平台底板，15、光学平移台，16、固定支架，17、铜柱，18、印刷电路板，19、固定支柱，20、塑料盒，21、变压器绝缘油。 

具体实施方式

下面结合图例和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。 

实施例1：图1、图2、图3的所示系统的工作都是建立在图4所示的光导开关检测平台的基础上的。如图1所示，本实用新型由4个模块组成：高压偏置源、同步控制系统、激光二极管驱动、光导开关检测系统。这4个系统为光导开关导通特性的测试提供了稳定的、拟真的、可控的测试条件。图2是本实用新型的高压偏置源模块，本实施例中采用Marx电路的拓扑结构，本例中以4级结构说明高压偏置源的的工作过程。当电源处于充电模式，开关T1-T4处于关断状态，直流源通过电路图所示的上下二极管对电容C1-C4并联充电，调节直流源的大小可以控制输出电压的大小。充电结束后，根据测量实际需要，FPGA控制核心控制高压控制信号的输出，从而控制开关T1-T4导通，电容C1-C4通过开关T1-T4串联对储能传输线放电，从而在储能传输线上得到高压。当传输线上充满电时，同步控制系统控制高压控制信号的输出，关断开关T1-T4。图3是基于雪崩晶体管电流开关的激光二极管驱动电源模块，其利用了晶体管内部载流子发生雪崩击穿时电流急剧上升的特点，可以在激光二极管上得到快速的电流上升沿。同步控制系统控制的高压控制信号和驱动控制信号之间的输出延迟关系主要根据以下原则调整：在储能传输线刚充满电时，关断高压偏置源的输出同时驱动雪崩管T导通工作。图4是光导开关的检测平台光导开关全部浸没在变压器绝缘油里增加绝缘效果，激光二极管驱动通过支架固定在光学平移台上便于调整激光二极管和光导开关的相对位置。 

上述实施例仅是本实用新型的一个优选方案，并非用以限定本实用新型的实质技术内容范围，本实用新型的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。 

Claims (5)

1.一种激光二极管触发的光导开关导通性能测试装置，其特征在于由高压偏置源（1）、激光二极管驱动（2）、同步控制系统（3）、光导开关检测电路（4）和光导开关检测平台（5）组成，其中：

所述的高压偏置源（1）采用Marx电路拓扑结构，充电电源为直流源；

所述的激光二极管驱动（2）采用雪崩管电路实现，即激光二极管驱动采用电容经过雪崩管快速对激光二极管放电的方式产生快的驱动电流得到快的光脉冲；

所述的同步控制系统（3）由高压驱动信号（12）、FPGA控制核心（11）和驱动控制信号（13）依次连接组成，由FPGA控制核心（11）控制高压驱动信号（12）和驱动控制信号（13）的同步输出；

所述光导开关检测电路（4）由储能传输线（6）、光导开关（7）、测量连接传输线（8）、衰减器（9）和示波器（10）依次连接组成；

所述光导开关检测平台（5）置于光学平台底板（14）上，光导开关检测平台（5）由光学平移台（15）、固定支架（16）、激光二极管驱动（2），以及置于塑料盒（20）中的光导开关（7）、印刷电路板（18）、固定支柱（19）和变压器绝缘油（21）组成；由光学平移台（15）、固定支架（16）、激光二极管驱动（2）通过铜柱（17）固定。

2.根据权利要求1所述的激光二极管触发的光导开关导通性能测试装置，其特征在于所述的高压控制信号（12）和驱动控制信号（13）分别控制高压偏置源（1）和激光二极管驱动（2）的同步输出。

3.根据权利要求1所述的激光二极管触发的光导开关导通性能测试装置，其特征在于所述的激光二极管驱动（2）通过光学平移台（15）调整与光导开关（7）的相对位置。

4.根据权利要求1所述的激光二极管触发的光导开关导通性能测试装置，其特征在于所述的储能传输线（6）和测量连接传输线（8）直接焊接在光导开关（7）上。

5.根据权利要求1所述的激光二极管触发的光导开关导通性能测试装置，其特征在于所述的高压偏置源（1）和储能传输线（6），以及测量连接传输线（8）和衰减器（9）之间的连接接头采用高压高频连接头。

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