一種非線性光導開關測試裝置製造方法
2023-08-10 04:41:21
一種非線性光導開關測試裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及非線性光導開關測試領域，尤其是涉及一種非線性光導開關測試裝置。本裝置、針對現有技術存在的問題，提供一種非線性光導開關測試裝置。通過延時同步機、雷射器、光纖等配合，實現非線性光導開關導通延遲時間、抖動、導通電阻、耐壓和壽命等參數測試的準確、方便、可靠，保證非線性光導開關的性能和質量。本裝置有機玻璃盒中充滿變壓器絕緣油；所述待測非線性光導開關、Blumlein傳輸線、匹配負載置於有機玻璃盒內，並且浸沒於變壓器絕緣油中，其中所述Blumlein傳輸線通過限位夾具固定於有機玻璃底座上，所述有機玻璃盒是上端開口的有機玻璃容器，有機玻璃底座底端與有有機玻璃盒粘接。
【專利說明】-種非線性光導開關測試裝置
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及非線性光導開關測試領域，尤其是涉及一種一種非線性光導開關 測試裝置。
【背景技術】
[0002] 光導開關（Photoconductive Semiconductor Switches-PCSS)是利用脈衝雷射 激勵光導半導體實現阻抗狀態轉換的一種新型固體開關。自從1972年，Maryland大學的 Jayaraman和Lee首次發現半導體材料對皮砂光脈衝作用的響應時間可在皮砂的範圍內W 來，光導開關的特性研究就引起了各國科學家的高度重視。由於光導開關具有導通速度快、 同步精度高、觸發抖動小等優點，它在醫用介質壁加速器、高功率微波、超短超快電脈衝、閃 光照相等眾多領域有著良好的應用前景。
[0003] 光導開關的工作模式分為線性模式和非線性模式兩種，其中，光導開關的偏置電 場強度和觸發光能都達到一定闊值後，光導開關才會工作在非線性模式，該工作模式也是 目前本領域研究的熱點。由於在非線性模式下，光導開關兩極間偏置電壓達數十千伏、開關 導通電流達數百安培、功率達數十兆瓦，因此若要對非線性光導開關的性能進行測試，則對 測試裝置有著較高的要求。
[0004] 目前，國內非線性光導開關生產工藝還不成熟，一方面造成開關價格昂貴，另一方 面也使得開關質量參差不齊，而且缺乏統一的檢測裝置，迫切需要一套準確、方便、可靠的 檢測裝置，來對非線性光導開關的質量進行控制。 實用新型內容
[0005] 本實用新型所要解決的技術問題是：針對現有技術存在的問題，提供一種非線性 光導開關測試裝置。通過延時同步機、雷射器、光纖、光電探頭、高壓探頭、示波器、高壓脈衝 電源、Blumlein傳輸線、匹配負載等配合，克服在高壓、大電流、超快脈衝的條件下對非線性 光導開關進行準確測試的困難，實現非線性光導開關導通延遲時間、抖動、導通電阻、耐壓 和壽命等參數測試的準確、方便、可靠，保證非線性光導開關的性能和質量。
[0006] 為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是：
[0007] -種非線性光導開關測試裝置，包括延時同步機、雷射器、光電探頭、高壓探頭、示 波器、高壓脈衝電源、Blumlein傳輸線、匹配負載、第一高壓探頭、第二高壓探頭、有機玻璃 盒、有機玻璃底座、變壓器絕緣油、限位夾具；
[0008] Blumlein傳輸線，包括第一玻璃陶瓷平板傳輸線及第二玻璃陶瓷平板傳輸線，所 述第一玻璃陶瓷平板傳輸線及第二玻璃陶瓷平板傳輸線上下重疊置於有機玻璃底座上表 面，Blumlein傳輸線通過限位夾具固定於有機玻璃底座上；所述第一玻璃陶瓷平板傳輸線 一端面金屬銀電極與第二玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金屬銀電極鄰接並導通；第二玻璃陶 瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極與有機玻璃底座鄰接；
[0009] 延時同步機兩個輸出端分別與高壓脈衝電源、雷射器連接；高壓脈衝電源正極與 第一玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金屬銀電極連接，高壓脈衝電源接地端與第一玻璃陶瓷平 板傳輸線另一端面金屬銀電極連接；雷射器產生的雷射信號通過光纖照射到待測非線性光 導開關表面；
[0010] 待測非線性光導開關陽極與第一玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金屬銀電極連接，待 測非線性光導開關陰極與第一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極連接；其中所述第 一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極與高壓脈衝電源接地端連接；第一玻璃陶瓷平 板傳輸線一端面金屬銀電極與高壓脈衝電源正極連接；待測非線性光導開關陰極通過第一 固定螺釘固定在第一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極上；匹配負載設置在第一玻 璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極和第二玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極 之間；
[0011] 示波器第一埠通過光電探頭探測雷射器產生的雷射信號照射到待測非線性光 導開關表面時產生的反射光；示波器第二埠通過第一高壓探頭分別與第一玻璃陶瓷平板 傳輸線兩端面金屬銀電極連接，示波器第H埠通過第二高壓探頭與匹配負載兩端連接。
[0012] 有機玻璃盒中充滿變壓器絕緣油；所述待測非線性光導開關、Blumlein傳輸線、 匹配負載置於有機玻璃盒內，並且浸沒於變壓器絕緣油中，其中所述Blumlein傳輸線通過 限位夾具固定於有機玻璃底座上，所述有機玻璃盒是上端開口的有機玻璃容器，有機玻璃 底座底端放置於有機玻璃盒底部。
[0013] 一種非線性光導開關測試裝置，包括高壓脈衝電源、示波器、Blumlein傳輸線、第 一高壓探頭、匹配負載、有機玻璃盒、變壓器絕緣油，限位夾具；
[0014] Blumlein傳輸線，包括第一玻璃陶瓷平板傳輸線及第二玻璃陶瓷平板傳輸線，所 述第一玻璃陶瓷平板傳輸線及第二玻璃陶瓷平板傳輸線上下重疊置於有機玻璃底座上， Blumlein傳輸線通過限位夾具固定於有機玻璃底座上；所述第一玻璃陶瓷平板傳輸線一 端面金屬銀電極與第二玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金屬銀電極鄰接並導通；第二玻璃陶瓷 平板傳輸線另一端面金屬銀電極與有機玻璃底座鄰接；
[0015] 待測非線性光導開關陽極與第一玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金屬銀電極連接，待 測非線性光導開關陰極與第一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極連接；其中所述第 一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極與高壓脈衝電源接地端連接；第一玻璃陶瓷平 板傳輸線一端面金屬銀電極與高壓脈衝電源正極連接；待測非線性光導開關陰極通過第一 固定螺釘固定在第一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極上；匹配負載設置在第一玻 璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極和第二玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極 之間；示波器第二埠通過第一高壓探頭分別與第一玻璃陶瓷平板傳輸線兩端面金屬銀電 極連接；
[0016] 有機玻璃盒中充滿變壓器絕緣油；所述待測非線性光導開關、Blumlein傳輸線、 匹配負載置於有機玻璃盒內，並且浸沒於變壓器絕緣油中，其中所述Blumlein傳輸線通過 限位夾具固定於有機玻璃底座上，所述有機玻璃盒是上端開口的有機玻璃容器。
[0017] 進一步的，所述Blumlein傳輸線包括第一玻璃陶瓷平板傳輸線及第二玻璃陶瓷 平板傳輸線，所述第一玻璃陶瓷平板傳輸線及第二玻璃陶瓷平板傳輸線上下重疊置於有機 玻璃底座上，Blumlein傳輸線通過限位夾具固定於有機玻璃底座上，所述第一玻璃陶瓷平 板傳輸線一端面金屬銀電極與第二玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金屬銀電極鄰接，所述待測 非線性光導開關陰極卡接在第一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極一側，第二玻璃 陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極與有機玻璃底座鄰接，所述匹配負載卡接在第一玻璃 陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極、第二玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極之 間。
[0018] 進一步的，所述有機玻璃底座和限位夾具的製作材料均為有機玻璃，所述限位夾 具設置在Blumlein傳輸線兩側，限位夾具兩側通過第二螺釘、第H螺釘將Blumlein傳輸線 固定於有機玻璃底座上，其中限位夾具使得第一玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金屬銀電極與 第二玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金屬銀電極無縫隙鄰接；所述待測非線性光導開關設置在 第一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極一側，所述待測非線性光導開關通過第一螺 釘固定於限位夾具；與第一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極連接的匹配負載一端 通過第四螺釘固定於限位夾具上。
[0019] 進一步的，所述待測非線性光導開關分別通過銀鉛與第一玻璃陶瓷平板傳輸線、 第二玻璃陶瓷平板傳輸線連接；匹配負載分別通過銀鉛與第一玻璃陶瓷平板傳輸線、第二 玻璃陶瓷平板傳輸線連接；所述銀鉛的寬度與金屬銀電極寬度相同。
[0020] 進一步的，所述第一螺釘、第二螺釘、第S螺釘、第四螺釘末端粗趟度 &的最大值為3. 2 y m，&最大值為12. 5 y m ;
[0021] 進一步的，所述高壓脈衝電源與待測非線性光導開關的連接線，所述在近待測非 線性光導開關一端的連接線採用銀齒狀結構；
[0022] 進一步的，所述匹配負載的阻抗與Blumlein傳輸線的阻抗匹配，即為第一玻璃陶 瓷平板傳輸線或第二玻璃陶瓷平板傳輸線特徵阻抗的2倍。
[0023] 從上述本實用新型的結構特徵可W看出，其優點是
[0024] 1、利用兩條特徵阻抗相等的玻璃陶瓷平板傳輸線形成了 Blumlein傳輸線，根據 待測非線性光導開關所需滿足的技術指標為Blumlein傳輸線充電，待充電完成後，雷射器 產生的脈衝雷射經過光纖傳輸後照射到待測非線性光導開關表面，使待測非線性光導開關 導通，在第一平板陶瓷傳輸線兩個金屬銀電極之間產生一個電壓脈衝，該電壓脈衝沿著第 一玻璃陶瓷平板傳輸線傳播到匹配負載，匹配負載的阻抗與Blumlein傳輸線的阻抗匹配， 防止了脈衝的反射，在匹配負載上獲得輸出波形。
[00巧]2、利用兩條特徵阻抗相等的第一玻璃陶瓷平板傳輸線和第二玻璃陶瓷平板傳輸 線組成了 Blumlein傳輸線，匹配負載的阻抗與Blumlein傳輸線的阻抗匹配，即為第一玻璃 陶瓷板傳輸線或者第二玻璃陶瓷平板傳輸線特徵阻抗的2倍，防止了脈衝的反射。
[0026] 3、分別利用待測非線性光導開關固定螺釘18和匹配負載固定螺釘21將待測非線 性光導開關和匹配負載固定在玻璃陶瓷平板傳輸線8上，兩個固定螺釘的末端都要用細砂 紙打磨光滑(螺釘末端粗趟度&的最大值為3. 2 y m，&最大值為12. 5 y m)，防止在高壓 環境中引起尖端放電。
[0027] 4、待測非線性光導開關和匹配負載與金屬銀電極連接時連接引線全部採用銀鉛， 銀鉛的寬度與金屬銀電極9的寬度相同，其目的是減小連接引線與金屬銀電極9連接時的 接觸電阻。
[0028] 5、所述在近待測非線性光導開關一端的連接線採用銀齒狀結構，其原因是由於待 測非線性光導開關電極厚度通常僅為百納米量級，銀齒狀結構可W在保證連接引線與待測 非線性光導開關電極連接良好的同時，避免連接引線在焊接時產生的應力使待測非線性光 導開關的電極脫落。
[0029] 6、有機玻璃底座11和限位夾具17的製作材料均為有機玻璃，其目的是在高壓下 絕緣，同時，透明的有機玻璃方便在測試過程中觀察待測非線性光導開關的狀態。
[0030] 7、限位夾具17的作用在於將由兩條玻璃陶瓷平板傳輸線8組成的Blumlein傳輸 線固定在有機玻璃底座11上。
[0031] 8、整個測試裝置全部浸沒於變壓器絕緣油中，提高了待測非線性光導開關和其他 器件的絕緣能力，避免了因為表面閃絡等現象對開關性能測試結果產生不利影響。
[0032] 9、整套裝置結構簡單，操作方便，穩定可靠，易於維護；
[0033] 10、根據待測非線性光導開關所需滿足的技術指標選擇充電電壓的幅度和波形， 提高了測試裝置的適用性；
[0034] 11、通過裝置進行測試過程中，待測非線性光導開關始終處於變壓器絕緣油密封 狀態，提高了待測非線性光導開關的耐壓能力，避免了因為表面閃絡等現象對開關性能測 試結果產生不利影響；
[00巧]12、整個測試裝置體積小，重量輕，移動性和便攜性強。
[0036] 13、待測非線性光導開關的常見結構包括同面結構、異面結構和體結構H種，均可 利用本裝置進行測試。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037] 本實用新型將通過例子並參照附圖的方式說明，其中：
[0038] 圖1是本發明測試原理圖。
[0039] 圖2是本發明測試裝置結構示意圖。
[0040] 圖3a是光導開關的H種常見結構之一(異面結構)。
[0041] 圖3b是光導開關的H種常見結構之一（同面結構)。
[0042] 圖3c是光導開關的H種常見結構之一(體結構）。
[0043] 圖4是限位夾具截面圖。
[0044] 圖中，1、延時同步機，2、高壓脈衝電源，3、雷射器，4、光纖，5、光電探頭，6、脈衝激 光，7、待測非線性光導開關，8、玻璃陶瓷平板傳輸線，9、平板陶瓷傳輸線兩面分布的金屬銀 電極，10、匹配負載，11、有機玻璃底座，12、第一高壓探頭，13、第二高壓探頭，14、示波器， 15、有機玻璃盒，16、變壓器絕緣油，17、限位夾具，18、第一螺釘，19、第二螺釘，20、第H螺 釘，21、第四螺釘，22、光導半導體，23、待測非線性光導開關電極。
【具體實施方式】
[0045] 為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，W下結合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用W解釋本 實用新型，並不用於限定本實用新型。
[0046] 1、金屬銀電極指的是第一玻璃陶瓷平板傳輸線、第二玻璃陶瓷平板傳輸線兩個端 面的金屬銀電極。一端面金屬銀電極指的是第一玻璃陶瓷平板傳輸線與第二玻璃陶瓷平板 傳輸線相鄰接的那個端面上的金屬銀電極。另一端面銀電極指的是第一玻璃陶瓷平板傳輸 線及第二玻璃陶瓷平板傳輸線不相鄰的那個端面上的銀電極。玻璃陶瓷平板傳輸線指的是 第一玻璃陶瓷平板傳輸線、第二玻璃陶瓷平板傳輸線。第一玻璃陶瓷平板傳輸線與第二玻 璃陶瓷平板傳輸線是規格相同的玻璃陶瓷平板傳輸線。所述玻璃陶瓷平板傳輸線兩個端面 都是金屬銀電極、玻璃陶瓷平板傳輸線中間層是玻璃陶瓷，其中金屬銀電極通過絲網印刷 工藝製作到中間層的玻璃陶瓷兩端面上，形成一端面金屬銀電極和另一端面金屬銀電極。
[0047] 2、匹配負載是電阻。整體為一個含義。
[0048] 3、待測非線性光導開關的各項關鍵技術指標，包括；導通延遲時間、抖動、導通電 阻、耐壓和壽命。待測非線性光導開關的導通延遲時間為= r，其中，r為第一 玻璃陶瓷平板傳輸線或第二玻璃陶瓷平板傳輸線的電學時間長度，為已知量；待測非線性 光導開關的抖動^ -Sif，其中，Afj為第f次測量得到的待測非線性光導開關導 Vi 通延遲時間，！為正整數，五為多次測量導通延遲時間At得到的平均值；待測非線性光導 開關的導通電阻為= 馬，其中，馬為第一玻璃陶瓷平板傳輸線或第二玻璃陶瓷 平板傳輸線的特徵阻抗，為已知量；在不輸入脈衝雷射6的條件下，逐漸提高高壓脈衝電 源的輸出電壓，即逐漸提高Blumlein傳輸線的充電電壓，直到待測非線性光導開關發生 自擊穿，在待測非線性光導開關發生自擊穿前一時刻，示波器通過第一高壓探頭測量到的 Blumlein傳輸線上高壓信號的幅值即為待測非線性光導開關的耐壓；在待測非線性光導 開關工作在所需滿足的技術指標條件下，讓待測非線性光導開關持續工作，直至待測非線 性光導開關無法正常工作為止，記錄下待測非線性光導開關的工作次數，即為待測非線性 光導開關的壽命。
[0049] 4、第一玻璃陶瓷平板傳輸線兩個金屬銀電極之間指的是第一玻璃陶瓷平板傳輸 線一端面金屬銀電極與第一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面銀電極之間。
[0050] 5、在第一玻璃陶瓷平板傳輸線兩個金屬銀電極之間產生一個電壓脈衝，該電壓脈 衝沿著第一玻璃陶瓷平板傳輸線傳播到匹配負載，即Blumlein傳輸線產生的電壓脈衝。 具體產生過程；請參考《脈衝功率基礎》，作者：韓曼，清華大學出版社，第H章第五節3. 5 Blumlein傳輸線的相關內容。
[0051] 6、Blumlein傳輸線上商壓信號指的是不是商壓脈衝電壓輸出的商壓信號。
[0052] 7、第一高壓探頭輸出端與示波器第二埠連接，第一高壓探頭兩個輸入端分別與 第一玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金屬銀電極(與高壓脈衝電源正極連接)、另一端面金屬銀 電極連接(該個金屬銀電極接地，同時與高壓脈衝電源接地端連接)。第二高壓探頭輸出端 與示波器第H埠連接，第二高壓探頭兩個輸入端分別於匹配負載兩端連接。示波器是至 少有H路輸入埠的示波器其中示波器第一路輸入測試埠為示波器第一埠；示波器第 二路輸入測試埠為示波器第二埠；示波器第H路輸入測試埠為示波器第H埠。
[0053] 實施例一；測試待測非線性光導開關的導通延遲時間At、待測非線性光導開關的 抖動W及待測非線性光導開關的導通電阻等參數是通過待測非線性光導開關測試裝 置進行。
[0054] 測試裝置包括延時同步機、雷射器、光電探頭、高壓探頭、示波器、高壓脈衝電源、 Blumlein傳輸線、匹配負載、第一高壓探頭、第二高壓探頭、有機玻璃盒、有機玻璃底座、變 壓器絕緣油、限位夾具。
[00巧]其中Blumlein傳輸線，包括第一玻璃陶瓷平板傳輸線及第二玻璃陶瓷平板傳輸 線，所述第一玻璃陶瓷平板傳輸線及第二玻璃陶瓷平板傳輸線上下重疊置於有機玻璃底座 上表面，Blumlein傳輸線通過限位夾具固定於有機玻璃底座上；所述第一玻璃陶瓷平板傳 輸線一端面金屬銀電極與第二玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金屬銀電極鄰接並導通；第二玻 璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極與有機玻璃底座鄰接；
[0056] 延時同步機兩個輸出端分別與高壓脈衝電源、雷射器連接；高壓脈衝電源正極與 第一玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金屬銀電極連接，高壓脈衝電源接地端與第一玻璃陶瓷平 板傳輸線另一端面金屬銀電極連接；雷射器產生的雷射信號通過光纖照射到待測非線性光 導開關表面；
[0057] 待測非線性光導開關陽極與第一玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金屬銀電極連接，待 測非線性光導開關陰極與第一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極連接；其中所述第 一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極與高壓脈衝電源接地端連接；第一玻璃陶瓷平 板傳輸線一端面金屬銀電極與高壓脈衝電源正極連接；待測非線性光導開關陰極通過第一 固定螺釘固定在第一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極上；匹配負載設置在第一玻 璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極和第二玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極 之間；
[0058] 示波器第一埠通過光電探頭探測雷射器產生的雷射信號照射到待測非線性光 導開關表面時產生的反射光信號，示波器第二埠通過第一高壓探頭分別與第一玻璃陶瓷 平板傳輸線兩端面金屬銀電極連接，示波器第H埠通過第二高壓探頭與匹配負載兩端連 接。
[0059] 有機玻璃盒中充滿變壓器絕緣油；所述待測非線性光導開關、Blumlein傳輸線、 匹配負載置於有機玻璃盒內，並且浸沒於變壓器絕緣油中，其中所述Blumlein傳輸線通過 限位夾具固定於有機玻璃底座上，所述有機玻璃盒是上端開口的有機玻璃容器，有機玻璃 底座底端放置於有機玻璃盒底部。
[0060] 測試過程包括：
[0061] 步驟1 ;通過延時同步機分別先後給高壓脈衝電源、雷射器觸發信號；並觸發高壓 脈衝電源輸出高壓信號，觸發雷射器產生雷射信號；
[0062] 步驟：2 ;當高壓脈衝電源輸出高壓信號，對Blumlein傳輸線進行充電，示波器通 過第一商壓探頭探測Blumlein傳輸線充電電壓，在不波器上獲得Blumlein傳輸線充電電 壓值;Blumlein傳輸線充電電壓即為高壓脈衝電源輸出的高壓信號；
[0063] 步驟3 ;待高壓脈衝電壓輸出的高壓信號給待測非線性光導開關充電完成後，激 光器產生雷射信號經光纖傳輸後照射到待測非線性光導開關表面，用光電探頭探測雷射信 號照射到待測非線性光導開關表面時產生的反射光，並將該反射光信號轉換為電信號傳輸 至示波器，通過示波器獲得雷射信號照射到待測非線性光導開關表面的時刻，其 V 中，《1為光電探頭測得的雷射信號到達示波器的時刻，4為光電探頭到示波器連接線長度， y為電磁波在導線中傳播速度，為已知量。
[0064] 步驟4 ;雷射信號使得待測非線性光導開關導通時，在第一玻璃陶瓷平板傳輸線 兩個金屬銀電極之間產生一個電壓脈衝，該電壓脈衝沿著第一玻璃陶瓷平板傳輸線傳播到 匹配負載，然後示波器通過第二高壓探頭探測到匹配負載上獲得的電壓脈衝，示波器通過 獲得電壓脈衝信號傳輸到匹配負載的時刻= ^，其中，為該電壓脈衝信號到達示 V 波器的時刻，4為第二高壓探頭到示波器連接線長度；同時在示波器上獲得匹配負載上輸 出電壓值U。；則待測非線性光導開關的導通延遲時間為Al = ^ -r，其中，t為第一玻 璃陶瓷平板傳輸線或第二玻璃陶瓷平板傳輸線的電學時間長度，為已知量；待測非線性光 導開關的抖動-友/，其中，M為第^欠測量得到的待測非線性光導開關導通 \ i 延遲時間，i為正整數，立為多次測量導通延遲時間At得到的平均值；待測非線性光導開 r 、 關的導通電阻為馬，其中，馬為第一玻璃陶瓷平板傳輸線或第二玻璃陶瓷平 、戶。) 板傳輸線的特徵阻抗，為已知量。
[006引本實施例工作原理是讀裝好待測非線性光導開關後，利用高壓脈衝電源對由兩 條玻璃陶瓷平板傳輸線組成的Blumlein傳輸線充電，該電壓的特性由待測非線性光導開 關所需滿足的技術指標決定；待充電完成後，雷射器產生雷射信號經過光纖傳輸至待測非 線性光導開關7表面，使待測非線性光導開關7導通；待測非線性光導開關7導通後，將會 在第一平板陶瓷傳輸線兩個金屬銀電極之間產生一個電壓脈衝，該電壓脈衝傳播到第一玻 璃陶瓷平板傳輸線及第二平板陶瓷傳輸線之間的匹配負載10 ;最後通過第二高壓探頭探 測到匹配負載上的電壓脈衝，結合上述測試步驟得到待測非線性光導開關的：導通延遲時 間、抖動、導通電阻參數。
[0066] 實施例二待測非線性光導開關的耐壓和壽命的測試是通過待測非線性光導開關 測試裝置測試的。
[0067] 測試裝置包括高壓脈衝電源、示波器、Blumlein傳輸線、第一高壓探頭、匹配負載、 有機玻璃盒、變壓器絕緣油，限位夾具。
[0068] 其中Blumlein傳輸線包括第一玻璃陶瓷平板傳輸線及第二玻璃陶瓷平板傳輸 線，所述第一玻璃陶瓷平板傳輸線及第二玻璃陶瓷平板傳輸線上下重疊置於有機玻璃底座 上，Blumlein傳輸線通過限位夾具固定於有機玻璃底座上，所述第一玻璃陶瓷平板傳輸線 一端面金屬銀電極與第二玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金屬銀電極鄰接並導通；第二玻璃陶 瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極與有機玻璃底座鄰接；
[0069] 待測非線性光導開關陽極與第一玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金屬銀電極連接，待 測非線性光導開關陰極與第一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極連接；其中所述第 一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極與高壓脈衝電源接地端連接；第一玻璃陶瓷平 板傳輸線一端面金屬銀電極與高壓脈衝電源正極連接；待測非線性光導開關陰極通過第一 固定螺釘固定在第一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極上表面；匹配負載設置在第 一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極和第二玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀 電極之間；示波器第二埠通過第一高壓探頭分別與第一玻璃陶瓷平板傳輸線兩端面金屬 銀電極連接；
[0070] 有機玻璃盒中充滿變壓器絕緣油；所述待測非線性光導開關、Blumlein傳輸線、 匹配負載置於有機玻璃盒內，並且浸沒於變壓器絕緣油中，其中所述Blumlein傳輸線通過 限位夾具固定於有機玻璃底座上，所述有機玻璃盒是上端開口的有機玻璃容器。
[0071] 測試過程是；高壓脈衝電源逐漸提高輸出的高壓電壓，直到待測非線性光導開關 發生自擊穿，在待測非線性光導開關發生自擊穿前一時刻，示波器通過第一高壓探頭測量 到的Blumlein傳輸線上高壓信號的幅值即為待測非線性光導開關的耐壓；在待測非線性 光導開關工作在所需滿足的技術指標條件下，讓待測非線性光導開關持續工作，直至待測 非線性光導開關無法正常工作為止，記錄下待測非線性光導開關的工作次數，即為待測非 線性光導開關的壽命；其中Blumlein傳輸線充電電壓即為高壓脈衝電源輸出的高壓信號。
[0072] 本說明書中公開的所有特徵，除了互相排斥的特徵W外，均可W W任何方式組合。
[0073] 本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖）中公開的任一特徵，除非特別敘 述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特徵加W替換。目P，除非特別敘述，每個特徵只 是一系列等效或類似特徵中的一個例子而已。
【權利要求】
1. 一種非線性光導開關測試裝置，包括延時同步機、雷射器、光電探頭、高壓探頭、示波 器、高壓脈衝電源，其特徵在於還包括Blumlein傳輸線、匹配負載、第一高壓探頭、第二高 壓探頭、有機玻璃盒、有機玻璃底座、變壓器絕緣油、限位夾具； Blumlein傳輸線，包括第一玻璃陶瓷平板傳輸線及第二玻璃陶瓷平板傳輸線，所述第 一玻璃陶瓷平板傳輸線及第二玻璃陶瓷平板傳輸線上下重疊置於有機玻璃底座上表面， Blumlein傳輸線通過限位夾具固定於有機玻璃底座上；所述第一玻璃陶瓷平板傳輸線一 端面金屬銀電極與第二玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金屬銀電極鄰接並導通；第二玻璃陶瓷 平板傳輸線另一端面金屬銀電極與有機玻璃底座鄰接； 延時同步機兩個輸出端分別與高壓脈衝電源、雷射器連接；高壓脈衝電源正極與第一 玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金屬銀電極連接，高壓脈衝電源接地端與第一玻璃陶瓷平板傳 輸線另一端面金屬銀電極連接；雷射器產生的雷射信號通過光纖照射到待測非線性光導開 關表面； 待測非線性光導開關陽極與第一玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金屬銀電極連接，待測非 線性光導開關陰極與第一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極連接；其中所述第一玻 璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極與高壓脈衝電源接地端連接；第一玻璃陶瓷平板傳 輸線一端面金屬銀電極與高壓脈衝電源正極連接；待測非線性光導開關陰極通過第一固 定螺釘固定在第一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極上；匹配負載設置在第一玻璃 陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極和第二玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極之 間； 示波器第一埠通過光電探頭探測雷射器產生的雷射信號照射到待測非線性光導開 關表面時產生的反射光；示波器第二埠通過第一高壓探頭分別與第一玻璃陶瓷平板傳輸 線兩端面金屬銀電極連接，示波器第三埠通過第二高壓探頭與匹配負載兩端連接； 有機玻璃盒中充滿變壓器絕緣油；所述待測非線性光導開關、Blumlein傳輸線、匹配 負載置於有機玻璃盒內，並且浸沒於變壓器絕緣油中，其中所述Blumlein傳輸線通過限位 夾具固定於有機玻璃底座上，所述有機玻璃盒是上端開口的有機玻璃容器，有機玻璃底座 底端放置於有機玻璃盒底部。
2. -種非線性光導開關測試裝置，包括高壓脈衝電源、示波器、其特徵在於還包括 Blumlein傳輸線、第一高壓探頭、匹配負載、有機玻璃盒、變壓器絕緣油，限位夾具； Blumlein傳輸線，包括第一玻璃陶瓷平板傳輸線及第二玻璃陶瓷平板傳輸線，所述 第一玻璃陶瓷平板傳輸線及第二玻璃陶瓷平板傳輸線上下重疊置於有機玻璃底座上， Blumlein傳輸線通過限位夾具固定於有機玻璃底座上；所述第一玻璃陶瓷平板傳輸線一 端面金屬銀電極與第二玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金屬銀電極鄰接並導通；第二玻璃陶瓷 平板傳輸線另一端面金屬銀電極與有機玻璃底座鄰接； 待測非線性光導開關陽極與第一玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金屬銀電極連接，待測非 線性光導開關陰極與第一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極連接；其中所述第一玻 璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極與高壓脈衝電源接地端連接；第一玻璃陶瓷平板傳 輸線一端面金屬銀電極與高壓脈衝電源正極連接；待測非線性光導開關陰極通過第一固定 螺釘固定在第一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極上；匹配負載設置在第一玻璃陶 瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極和第二玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極之間； 示波器第二埠通過第一高壓探頭分別與第一玻璃陶瓷平板傳輸線兩端面金屬銀電極連 接； 有機玻璃盒中充滿變壓器絕緣油；所述待測非線性光導開關、Blumlein傳輸線、匹配 負載置於有機玻璃盒內，並且浸沒於變壓器絕緣油中，其中所述Blumlein傳輸線通過限位 夾具固定於有機玻璃底座上，所述有機玻璃盒是上端開口的有機玻璃容器。
3. 根據權利要求1或2所述的一種非線性光導開關測試裝置，其特徵在於所述 Blumlein傳輸線包括第一玻璃陶瓷平板傳輸線及第二玻璃陶瓷平板傳輸線，所述第一玻璃 陶瓷平板傳輸線及第二玻璃陶瓷平板傳輸線上下重疊置於有機玻璃底座上，Blumlein傳輸 線通過限位夾具固定於有機玻璃底座上，所述第一玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金屬銀電極 與第二玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金屬銀電極鄰接，所述待測非線性光導開關陰極卡接在 第一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極一側，第二玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金 屬銀電極與有機玻璃底座鄰接，所述匹配負載卡接在第一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金 屬銀電極、第二玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極之間。
4. 根據權利要求3所述的一種非線性光導開關測試裝置，其特徵在於所述有機玻璃底 座和限位夾具的製作材料均為有機玻璃，所述限位夾具設置在Blumlein傳輸線兩側，限位 夾具兩側通過第二螺釘、第三螺釘將Blumlein傳輸線固定於有機玻璃底座上，其中限位夾 具使得第一玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金屬銀電極與第二玻璃陶瓷平板傳輸線一端面金 屬銀電極無縫隙鄰接；所述待測非線性光導開關設置在第一玻璃陶瓷平板傳輸線另一端面 金屬銀電極一側，所述待測非線性光導開關通過第一螺釘固定於限位夾具；與第一玻璃陶 瓷平板傳輸線另一端面金屬銀電極連接的匹配負載一端通過第四螺釘固定於限位夾具上。
5. 根據權利要求3所述的一種非線性光導開關測試裝置，其特徵在於所述待測非線性 光導開關分別通過銀箔與第一玻璃陶瓷平板傳輸線、第二玻璃陶瓷平板傳輸線連接；匹配 負載分別通過銀箔與第一玻璃陶瓷平板傳輸線、第二玻璃陶瓷平板傳輸線連接；所述銀箔 的寬度與金屬銀電極寬度相同。
6. 根據權利要求4所述的一種非線性光導開關測試裝置，其特徵在於所述第一螺釘、 第二螺釘、第三螺釘、第四螺釘末端粗糙度4的最大值為3. 2 y m，矣最大值為12. 5 y m。
7. 根據權利要求3所述的一種非線性光導開關測試裝置，其特徵在於所述高壓脈衝電 源與待測非線性光導開關的連接線，在近待測非線性光導開關一端的連接線採用鋸齒狀結 構。
8. 根據權利要求3所述的一種非線性光導開關測試裝置，其特徵在於所述匹配負載的 阻抗與Blumlein傳輸線的阻抗匹配，即為第一玻璃陶瓷平板傳輸線或第二玻璃陶瓷平板 傳輸線特徵阻抗的2倍。
【文檔編號】G01R31/12GK204154864SQ201420490569
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月28日 優先權日:2014年8月28日
【發明者】王衛, 夏連勝, 諶怡, 劉毅, 張篁 申請人:中國工程物理研究院流體物理研究所