基于Gonze模型，我們建立了100J激光裝置脈沖放電電路的Pspice模型，圖3給出了其中一路的Pspice模型，該模型利用電流源模型、電壓源模型和反饋電路構成氙燈模型，通過反饋電路控制氙燈模型的V-I特性將氙燈的非線性電阻特征反映在電路中。

　　實驗和模擬計算條件為：電容充電電壓15KV，脈沖形成電感100μH，電容140μF，負載為串聯(lián)的三支氙燈，氙燈參數為：內徑18mm，弧長350mm，燈總長540mm，充氣壓力為200T。

　　如圖4所示，實測氙燈電流為8.25KA。如圖5所示，Pspice模擬計算氙燈電流為8.5KA。Pspice模擬計算結果與實驗結果吻合良好。

　　2.3 主放電電路器件選取

　　如圖6所示，主放電電路由儲能電容(C)、高壓大電流真空放電開關(K)、脈沖平波電感(L1、L2)、低損耗傳輸電纜(T)、負載氙燈(R1)組成。

　　儲能電容器是能源充電網絡、放電網絡中的重要單元，它的性能直接影響到整個能源系統(tǒng)的性能和造價。100J輸出激光功率放大系統(tǒng)能源系統(tǒng)使用“自愈”式金屬化介質電容器作為儲能元件。由于“自愈”金屬膜電容器可工作在高場強(介質絕緣強度附近)下，因而提高了儲能密度，減小了體積和重量，進而降低了能源模塊的體積和造價。我們根據神光Ⅲ原型裝置上高儲能密度的金屬膜自愈電容器的使用經驗采用桂林電容器廠生產的“自愈”式MKMJ20-20型金屬化介質電容器。

　　高壓大電流真空放電開關是由陰極、陽極、觸發(fā)極和瓷質外殼組成。開關腔抽真空后密封，當觸發(fā)脈沖施加到觸發(fā)極時，觸發(fā)極表面產生場致使陰極發(fā)射自由電子，自由電子在電場作用下加速并轟擊陽極，在二次電子發(fā)射作用下開關閉合。該型開關結構簡單，易于使用，對觸發(fā)脈沖的要求不高。

　　每個能源模塊中有兩只脈沖平波電感元件。平波電感的作用是：使每個模塊的兩個氙燈放電電路的電流均勻分配，并與氙燈阻抗匹配使放電電路處于臨界阻尼狀態(tài)。降低電纜損耗是提高能量傳輸效率的重要手段，可以采用增加電纜截面或降低材料的電阻率的方法實現?？紤]到現有電纜加工條件，選定增加電纜截面的方法。采用專用低阻電纜，該電纜內導體采用銅絞線，外導體為雙層銅線編織，絕緣介質為聚乙稀，電纜外皮為彈性體護套，直徑為23.5mm，在測試頻率為1kHz的條件下電阻為0.9Ω/km。

　　負載氙燈由上海光機所研制。其參數為：內徑18 cm，弧長350 cm，燈總長540 cm，充氣壓力為200T。

　　3 實驗結果

　　100J強激光脈沖能源系統(tǒng)進行了一系列的調試實驗。圖7給出了一級兩路氙燈負載放電的電流波形(采用Rogowsky線圈測量)，兩路電流分配均勻，波形基本重合。圖8給出了三級氙燈負載放電的電流波形，三級氙燈放電回路按設定的延遲時間準確觸發(fā)，延遲時間可以按要求準確調整。能源系統(tǒng)輸出脈沖能量、電流幅值和波形均滿足100J激光放大系統(tǒng)要求，系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠。

　　4 結語

　　通過實驗研究，能源系統(tǒng)的電路結構和關鍵器件得到了優(yōu)化，達到了100J輸出激光功率放大系統(tǒng)能源系統(tǒng)的性能指標。應用以大電流真空開關、低損耗電纜為核心的電容器一端接地結構及光電隔離、屏蔽等措施有效地抑制了地電位的抬高，提高了系統(tǒng)的抗電磁干擾能力，實現了系統(tǒng)的模塊化。同時，低損耗電纜的使用提高了能源系統(tǒng)的能量轉換效率，為放大器效率的提高奠定了基礎。以計算機測控技術為核心的閉環(huán)控制系統(tǒng)實現了系統(tǒng)的自動化。整套能源模塊試驗表明，本設計滿足100J激光放大系統(tǒng)對能源模塊的技術要求，理論計算結果和實驗測試結果基本一致。下一步能源模塊研制工作將在預電離技術上開展，預電離技術不僅能檢驗閃光燈的完好性，而且有利于延長閃光燈的壽命和提高放大器的效率。