Источник питания газового лазера

 

Сущность изобретения: источник питания газового лазера содержит последовательно соединенные управляемый ВЧ-генератор и схему согласования импеданса активного элемента лазера с выходным импедансом ВЧ-генератора. В цепь обратной связи источника включены ослабитель 7, пик-детектор 6, компаратор 9, интегратор 8. Источник обеспечивает импульсно-периодическую модуляцию ВЧ- напряжения возбуждения лазера. 2 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 01 S 3/097

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.1 (21) 49.1 2579/25 (22) 21,02.91 (46) 07,03.93. Бюл. ¹ 9 (71) Научно-производственное объединение

"Плазма" (72) В,И.Пшеничников и В.Г.Бондарев (56) Заявка Е П B ¹ 0285673, кл, Н 01 S 3/097, 1988, Заявка PCT N 83/03927, кл, Н 01 S 3/097, 1983.

„„5Ы,, 1800541 А1 (54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ГАЗОВОГО ЛА3ЕРА (57) Сущность изобретения: источник пита- ния газового лазера содержит последовательно соединенные управляемый

ВЧ-генератор и схему согласования импеданса активного элемента лазера с выходным импедансом ВЧ-генератора. В цепь обратной связи источника включены ослабитель 7, пик-детектор 6, компаратор 9, интегратор 8. Источник обеспечивает импульсно-периодическую модуляцию ВЧнапряжения возбуждения лазера. 2 ил, >IzZ

18()A! .41

Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к системам питания газоразрядных лазеров с электрической накачкой, и может быть использовано при разработке и эксплуатации СО2-лазеров с

ВЧ-возбуждением, Цель изобретения — повышение надежности работы источника питания в условиях возможных высоких степенях рассогласования нагрузки с выходным сопротивлением генератора, особенно в режимах затрудненного поджига активной среды лазера.

Поставленная цель достигается тем, что в известный источник питания газового лазера, содержащий последовательно соединенные ВЧ-генератор и схему согласс вания импеданса активного элемента лазер«с выходным импедансом ВЧ-генератора, пиковый детектор, вход которого через ослабитель подключен к входу схемы согласования, а также компаратор, к одному из входов которого подключен источник опорного напряжения, введен интегратор, включенный между выходом пикового детектора и входом компаратора. При этом выход компаратора соединен с управляющим входом

B Ч-генератора.

Система питания обеспечивает автоматическое регулирование длительности включения ВЧ-генератора в зависимости от степени рассогласования выходного сопротивления ВЧ-генератора и входного сопротивления нагрузки (излучатель лазера) и позволяет повысить эффективность зажигания газовой среды за счет периодической подачи импульсое и автоматически, по мере уменьшения- степени рассогласования, переводит работу лазера из импульсно-периодического в непрерывный режим работы.

Этим сокращается время нахождения электрорадиоэлементов в условиях наличия рассогласованного режима работы, существенно снижается уровень реактивной мощности на элементах и тем самым повышается надежность источника питания в целом и повышается эффективность зажигания при запуске лазера, На фиг.1 представлена схема источника питания газового лазера; на фиг,2 изображены эпюры, поясняющие его работу.

Источник питания лазера содержит последовательно соединенные высокочастотный генератор 1, включающий е себя задающий генератор 2 и усилитель мощности 3, схему согласования 4, подключенную выходом активному элементу лазера

5, пик-детектор 6, подключенный через ослабитель 7 в цепь передачи мощности

ВЧ-генератора 1 в нагрузку, Выход пик-детектора 6 через интегратор 8 подключен к

55 управляющий вход ВЧ-генератора 1 о прекращении подачи ВЧ-напряжения в нагрузку, ВЧ-генератор 1 прекращает работу до тех пор, пока напряжение на выходе интегратора 8, уменьшаясь, не будет равно уровню Овь л, которое определяется уровнем опорного напряжения и параметрами компаратора 9. Разницу уровней напряжений

Овкл и 0выкл ром обратной связи компаратора 7. Время включенного состояния ВЧ-генератора 1 (О—

tl, (2 — t3) определяется постоянной заряда одному из входов двухуровневого компара тора 9, выход которого соединен с управляющим входом ВЧ-генератора 1, к второму входу компаратора 9 подключен источник опорного напряжения. В качестве ослабителя 7 могут быть использованы делители напряжения или направленные ответвители, Компаратор 9 может быть выполнен в виде операционного усилителя, охваченного обратной связью и имеющего разные уровни напряжений включения Овкл и выключения

0выкл

На эпюрах, приведенных нг фиг.2, представлены: а — напряжение 0вк р с ВЧ-ге15 нератора 1; б- напряжение Ue x.4 на выходе

IlMK-детектора 6; B — напряжение Овык.б на выходе интегратора 8.

Источник питания лазера работает следующим образом. ВЧ-генератор 1 вырабатывает напряжение высокой частоты, которое поступает через согласующее устройство 4 на активный элемент лазера 5. С помощью ВЧ-напряжения (Овк 2) осуществляются первоначальное зажигание и накачка газовой среды активного элемента. При каждом первоначальном пуске всегда имеет место рассогласованный режим работы ВЧгенератора 1 и нагрузки, Продолжительность рассогласованного .режима работы зависит от времени запаздывания зажигания газовой среды активного элемента, правильности настройки схемы согласования 4, состояния исправности всех элементов источника питания. В случае, если не произошло зажигания газовой среды активного элемента лазера, а также при неправильной настройке схемы согласования 4, в месте подключения ослабителя 7 возникает напряжение большее, чем в ре40 жиме оптимального согласования, На выходе пик-детектора 6 возрастает напряжение (13вых 4), котоРое чеРез интегРатоР 8 постУпает на вход компараторэ 9. При достижении уровня напряжения на первом входе компаратора 9, равного уровню напряжения включения UB,n, определяемого уровнем опорного напряжения и параметрами компаратора 9, последней формирует сигнал на

1 800541 интегратора 8 и должно быть больше времени запаздывания зажигания активного элемента, Продолжительность паузы (Ti-сг) определяется постоянной разряда интегратора 8 и уровнем напряжения выключения

Свекл и устанавливается из условий максимально допустимой мощности элементов схемы ВЧ-генератора 1. но не менее времени послесвечения газового разряда, составляющего для COz-лазеров около 100 — 250 мкс. После первичной подачи напряжения с

ВЧ-генератора 1 в активном элементе лазера 5 происходит частичная ионизация, при повторном включении генератора 1 напряжение рассогласования уменьшается, скорость нарастания напряжения на интеграторе 8 уменьшается, время включенного состояния ВЧ-генератора 1 увеличивается (т -тз), После зажигания газовой среды при наличии согласования напряжение на выходе пик-детектора 6 уменьшается еще больше, напряжение на интеграторе 8 не достигает напряжения включения (Uean) компаратора 9. и схема автоматически переходит в непрерывный режим работы.

Таким образом, при чаличии рассогпасования в цепи ВЧ-генератор 1 - нагрузка лазера 5 система автоматически устанавливает импульсный режим подачи ВЧ-напряжения на активный элемен лазера 5 и переход в непрерывный режим работы.

Тем самым существенно снижается уровень реактивной мощности в элементах и мощности, выделяемой в выходных гранзисторах усилителя ВЧ-генератора 1, повыша5 ется надежность работы источника. Следует также отметить, что автоматический переход на импульсно-периодический режим работы лазера обеспечивает улучшение условий зажигания газовой среды за счет

10 динамических процессов заряда и разряда собственной емкости активного элемента лазера и изменения установившегося режима в тракте передачи ВЧ-напряжения в нагрузку.

15 Формула изобретения

Источник питания газового лазера, содержащий последовательно соединенные управляемый ВЧ-генератор и схему согласования импеданса активного элемента

20 лазера с выходным импедансом ВЧ-генератора, пиковый детектор, вход которого через ослабитель подключен к входу схемы согласования, а также компаратор, к одному из входов которого подключен источник

25 опорного напряжения, î 7 л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности работы, в источник введен интегратор, включенный между выходом пикового детектора и входом компаратора, при этом

30 выход компаратора соединен с управляющим входом ВЧ-генератора.

1800541 г.2

Составитель В, Пшеничников

Техред М.Моргентал Корректор А,Обручар

Редактор Т.Федотов

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, yn,Ãàãàðèíà. 101

Заказ 1170 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5