[實用新型]用于紫外散射通信具有光電倍增透射陰極的氣汞放電燈

有效

• 申請號: 201520641181.6
• 申請日: 2015-08-24
• 公開（公告）號: CN204857656U
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 母一寧;李野;李平;姜會林
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H01J61/06
• 分類號: H01J61/06;H01J61/16;H01J61/30
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 陶尊新

技術領域

本實用新型涉及一種用于紫外散射通信具有光電倍增透射陰極的氣汞放電燈，屬于光電技術領域。

背景技術

紫外散射通信是一種局域保密通信方式，利用日盲區(200～300nm)紫外光作為信息傳輸的載體，利用大氣粒子對紫外光的散射實現信息傳輸，屬于非視線(NonLineofSight)光通信。

紫外散射通信系統的光源主要是紫外氣體放電燈，如汞氣體放電無極燈。該無極燈由高頻開關電源為電子鎮流器供電，電子鎮流器會產生高于1.5MHz以上工作頻率的交變電流，該交變電流通過線圈后產生的交變磁場通過套在燈管外面的一對鐵芯使燈管內形成感應電流，從而使低壓汞和惰性氣體如氬氣的混合蒸汽放電，輻射出253.7nm的紫外線。用原始信號調制所述高頻交變電流，所輻射的紫外線就成為承載該原始信號的通信電磁波。

盡管所述無極燈發射功率高達瓦級，能夠滿足紫外散射通信距離的要求。盡管在現有技術中工作頻率已經提高到3.7MHz，但是，對于通信來說，所述的工作頻率太低，在被原始信號調制后，這一頻率還要降低，這使得最后的通信傳輸速率一般不會超過100Kbps。因此，這種光源不能滿足高速通信的要求。

可見，在現有技術中尚缺乏一種兼具高發射功率、高傳輸速率特點的可調制紫外光源。

實用新型內容

為了獲得一種兼具高發射功率、高傳輸速率特點的可調制紫外光源，我們發明了一種用于紫外散射通信具有光電倍增透射陰極的氣汞放電燈，采用該放電燈，在保證紫外發射功率的同時，大幅提高紫外通信光源的開關速率，從而提高通信傳輸速率。

本實用新型之用于紫外散射通信具有光電倍增透射陰極的氣汞放電燈在石英玻殼內腔的一端設置光電陰極，另一端設置陽極，在光電陰極與陽極之間臨近光電陰極處設置微通道板，在光電陰極、微通道板、陽極之間以及微通道板兩端加有方向相同的電壓；其特征在于，石英玻殼內腔由透射式陰極分隔為電子倍增腔和輝光放電腔；光電陰極、微通道板位于電子倍增腔，電子倍增腔為真空腔；陽極位于輝光放電腔，輝光放電腔為低壓腔，充有汞蒸汽和氬氣；所述透射式陰極的結構為，在圓環狀鋁片啟輝陰極中間鑲嵌陣列微孔玻板，陣列微孔玻板朝向電子倍增腔的一端鍍有鋁膜渡越陰極，啟輝陰極與渡越陰極短路；微通道板朝向透射式陰極的一端與陽極之間的電壓包括微通道板朝向透射式陰極的一端與透射式陰極之間的電壓和透射式陰極與陽極之間的電壓；在石英玻殼的電子倍增腔外端設置紅外激光觸發光源。

本實用新型其技術效果在于，選用現有光通信普遍使用的紅外光作為觸發光，紅外激光觸發光源發出的觸發光透過石英玻殼的電子倍增腔外端照射光電陰極，產生的光電子經微通道板增強后，穿透透射式陰極，在到達陽極的過程中激勵輝光放電腔內的汞蒸汽放電，在氬氣的阻滯下，產生平穩的253.7nm的紫外線，透射石英玻殼后放射到自由空間。

由原始信號通過調制電路控制紅外激光觸發光源的電源，進而調制觸發光脈沖頻率，最終放射的紫外光得到相同的調制，實現紫外散射通信信號的發射。

由于本實用新型屬于氣體放電光源，光輸出功率與輝光放電腔的長度、直徑以及透射式陰極的電子渡越能力直接相關，本實用新型完全可以根據光輸出功率的需要設計輝光放電腔的長度、直徑，另外，光電子經微通道板的倍增后，在高壓下，如8200V，絕大多數能夠渡越厚度不足1μm的渡越陰極，因此，紫外光輸出功率完全能夠達到瓦級。

現有紅外光纖通信調制帶寬能夠達到甚高頻量級，即30～300MHz，那么，本實用新型的理論通信頻響帶寬應該是300MHz，通信傳輸速率則能夠達到600Mbps，遠遠大于現有紫外散射通信技術100Kbps的傳輸速率。并且，由于紅外激光觸發光源的電源開關速率可達到10GHz以上，光電陰極轉化時間又僅為皮秒量級，微通道板的渡越時間也僅為亞納秒量級，因此，在這些環節不會造成信號轉換延遲；在輝光放電腔內雖然會發生多徑時延，造成延時，但是，完全可以通過縮短輝光放電腔腔長和調整汞蒸氣氣壓來校正頻響特性。因此，本實用新型的實際通信傳輸速率也會遠遠高于現有技術。

附圖說明

附圖是本實用新型之用于紫外散射通信具有光電倍增透射陰極的氣汞放電燈結構示意圖，該圖同時作為摘要附圖。

具體實施方式