[發明專利]一種高壓四斷口激光觸發真空開關

在審

• 申請號: 201711451930.9
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN107888174A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 廖敏夫;陳占清;段雄英;黃智慧;趙通;賀偉亮
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H03K17/54
• 分類號: H03K17/54
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 溫福雪,侯明遠

1.一種高壓四斷口激光觸發真空開關，其特征在于，包括同步觸發系統、四個串聯的平板電極結構的激光觸發真空間隙、高壓接線端子(5)、接線端子(7)、低壓接線端子(6)、支撐絕緣子(8)、空心絕緣支柱(9)、雙層架臺(14)和底座(13)；

所述的四個激光觸發真空間隙首尾相連，形成一個等腰梯形，各激光觸發真空間隙分別位于等腰梯形的頂點處，同一側兩個激光觸發真空間隙的連線與地面的夾角為45°；高壓四斷口激光觸發真空開關經高壓接線端子(5)、低壓接線端子(6)與外部系統連接；各激光觸發真空間隙通過支撐絕緣子(8)和/或絕緣支柱(9)被分別豎直固定在雙層架臺(14)上，保證開關的機械穩定性及外絕緣需求，底座(13)設置于雙層架臺(14)下方，用于支撐整個高壓四斷口激光觸發真空開關；

所述的平板型激光觸發真空間隙包括絕緣外殼(15)、上端蓋法蘭(16)、下端蓋法蘭(17)、陽極導電桿(11)、陰極導電桿(10)、隔擋蓋(18)、高透光學玻璃(19)、密封可閥(20)、屏蔽罩(21)、陽極觸頭(22)、陰極觸頭(23)、通光孔(24)、觸發靶材(25)和靶電極(26)；

所述的絕緣外殼(15)為帶傘群的圓柱狀腔體，其上下兩端分別由上端蓋法蘭(16)、下端蓋法蘭(17)密封；陽極導電桿(11)為空心圓柱，通過上端蓋法蘭(16)實現密封；陰極導電桿(10)與下端蓋法蘭(17)密封連接；陽極導電桿(11)頂部接有隔檔蓋(18)，隔檔蓋(18)內嵌有高透光學玻璃(19)和密封可閥(20)，高透光學玻璃(19)經密封可閥(20)密封連接在陽極導電桿(11)的頂部，保證觸發間隙內真空度的同時提供激光通道；

陽極觸頭(22)與陰極觸頭(23)相對布置，均位于屏蔽罩(21)內，陽極觸頭(22)中心設有多個通光孔(24)，各通光孔(24)位于一個與陽極觸頭同心的正多邊形頂點，各通光孔(24)與陰極觸頭(23)表面多個靶電極(26)的位置一一對應；觸發靶材(25)經壓制后填充于靶電極(26)內，觸發靶材(25)的位置略低于陰極觸頭(23)表面；入射激光(12)經高透光學玻璃(19)及陽極導電桿(11)下的通光孔(24)作用于靶電極(26)內觸發靶材(25)；

所述的同步觸發系統，包括觸發控制器(27)、通信光纖(28)、兩臺激光器(29)、兩組第一分光鏡片A(30)、兩組全反鏡片A(31)和四條結構相同的分光光路；所述的第一分光鏡片A(30)為透過率50％的1:1分光鏡片；

所述的觸發控制器(27)通過通信光纖(28)分別控制兩臺激光器(29)，每臺激光器(29)對應一組第一分光鏡片A(30)、一組全反鏡片A(31)和兩條分光光路，激光器(29)發出的激光首先經第一分光鏡片A(30)分光成為兩路能量相等的激光，經第一分光鏡片A(30)反射的激光進入第一條分光光路，透過第一分光鏡片A(30)的另一路激光經全反鏡片A(31)反射進入第二條分光光路；

每條分光光路包括多個分光鏡片、多個全反鏡片和多個聚焦鏡片，分光光路將入射激光分光成多束能量相等的平行激光；分光鏡片的分光比例、位置與數量與全反鏡片的位置、數量以及聚焦鏡片的位置和數量相配合，使最終射入激光觸發真空間隙內的激光束的數目與通光孔(24)數目相同；

觸發控制器(27)經遠程光纖接收外部系統的動作指令后，經通信光纖(28)分別向兩臺激光器(29)發送觸發信號，激光器(29)發出的激光分別進入四條分光光路進行分光，分光后的激光經過各聚焦鏡片(36)聚焦后，穿過高透光學玻璃(19)、通光孔(24)后聚焦于觸發靶材(25)表面，實現四個激光觸發真空間隙同步導通。

2.根據權利要求1所述的一種高壓四斷口激光觸發真空開關，其特征在于，所述的分光光路包括第二分光鏡片(32)、全反鏡片B(33)、第一分光鏡片B(34)、全反鏡片C(35)和三個聚焦鏡片(36)；所述的第二分光鏡片(32)為透過率66％的2:1分光鏡片，所述的第一分光鏡片B(34)為透過率50％的1:1分光鏡片；

當觸發控制器(27)向兩臺激光器(29)發送動作指令，激光器(29)發出的激光脈沖先經第一分光鏡片A(30)進行一次分光，經第一分光鏡片A(30)反射的激光經第二分光鏡片(32)進行二次分光；經第二分光鏡片(32)反射的激光又經全反鏡片B(33)反射后射向一個聚焦鏡片(36)，透過第二分光鏡片(32)的激光又被第一分光鏡片B(34)進行三次分光，透過第一分光鏡片B(34)的激光射向另一聚焦鏡片(36)，被第一分光鏡片B(34)反射的激光經全反鏡片C(35)反射后射向第三個聚集鏡片(36)；最終，分光后能量相等的平行激光經各自聚焦鏡片(36)分別聚焦后，穿過高透光學玻璃(19)、通光孔(24)后聚焦于觸發靶材(25)表面；透過第一分光鏡片A(30)的激光經全反鏡片A(31)反射，射入另一相同的分光光路；

四條分光光路共產生十二路能量相等的平行激光，每條分光光路產生的三路平行激光射入同一激光觸發真空間隙內，作用于陰極表面的三個觸發靶材。