СПОСОБ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ МОДУЛЯЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРНОЙ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ Российский патент 1995 года по МПК H01J31/00 H01J3/18 

Изобретение относится к технике электронно-лучевых приборов, в частности к способам модуляции излучения лазерной электронно-лучевой трубки (ЛЭЛТ).

Известен способ пространственно-временной модуляции излучения ЛЭЛТ, включающий непрерывное сканирование лазерной мишени (экрана) ЛЭЛТ электронным пучком, ток которого модулируют импульсами или видеосигналом [1].

Недостатком этого способа является низкое значение КПД ЛЭЛТ, обусловленное неоптимальным соотношением режимов сканирования и модуляции тока электронного пучка.

Наиболее близким из известных к предлагаемому является способ пространственно-временной модуляции излучения ЛЭЛТ, включающий сканирование лазерной мишени трубки электронным пучком и импульсную модуляцию тока пучка [2]. В таком способе частота импульсов модуляции уменьшается с уменьшением скорости сканирования.

Недостатком такого способа является невысокое значение КПД ЛЭЛТ, обусловленное специфическими особенностями работы полупроводниковых лазеров с электронной накачкой. Поскольку в ЛЭЛТ используются мощные электронные пучки до 200 Вт/см, то при взаимодействии такого пучка с лазерной мишенью происходит существенный нагрев возбуждаемой области мишени. При сканировании мишени электронным пучком возникает одномерная (в направлении сканирования) неоднородность оптических свойств полупроводникового материала мишени, эквивалентная перекосу зеркал резонатора мишени, приводящая к росту порогового коэффициента оптического усиления резонатора мишени и, соответственно, к снижению КПД ЛЭЛТ. Таким образом, импульсы тока пучка подают в режиме сканирования (движения) пучка, что и является причиной возникновения оптической неоднородности резонатора и снижения КПД ЛЭЛТ и, в конечном итоге, уменьшения мощности излучения в зонде.

Целью изобретения является повышение мощности излучения.

Для этого сканирование лазерной мишени трубки осуществляют дискретным перемещением электронного пучка, шаг которого задают внешним управляющим сигналом, а импульс тока электронного пучка подают в промежутке времени между окончанием предыдущего и началом последующего шагов сканирования при неподвижном относительно мишени электронном пятне.

Наилучший результат достигается, если импульсы тока электронного пучка подают с длительностью, не превышающей 60х10^-9 с.

Таким образом, процессы сканирования и импульсной модуляции тока пучка разделены по времени и могут быть оптимизированы независимо друг от друга.

На фиг.1а-г изображены в относительных единицах временные диаграммы зависимостей I_x тока Х-обмотки отклоняющей системы;
диаграмма зависимости I_y тока Y-обмотки отклоняющей системы, импульсов подсвета U_имп на модулирующем электроде ЛЭЛТ и импульсов тока пучка I_п соответственно; на фиг.2 приведены результаты измерения зависимости мощности Р излучения ЛЭЛТ от длительности импульса тока пучка Δ t.

Как видно на фиг.2, при Δ t большем 1х10^-9 с (время установления режима генерации) мощность излучения в импульсе практически постоянная вплоть до Δ t = = 60х10^-9с; при больших значениях наблюдается падение мощности. Таким образом, длительность импульса тока пучка не должна превышать 80х10^-9с.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

В период времени t < τ_o токи в обмотках Х и Y равны I_AX и I_AY соответственно и пучок "нацелен" на точку А лазерной мишени. В момент времени t = τ_o внешнее управляющее устройство изменяет токи в обмотках, они становятся равными I_BX и I_BY, при этом пучок "нацелен" на точку В лазерной мишени - расстояние от точки А до точки В равно шагу сканирования. При t = τ₁>τ_o на модулирующий электрод ЛЭЛТ подается импульс модуляции с амплитудой U_мод и длительностью τ_и=τ₂-τ₁ и лазерная мишень в точке В возбуждается импульсом тока пучка I_пв. После окончания импульса тока накачки происходит следующий шаг ска- нирования - в момент времени t = τ₃>τ₂ токи в отклоняющих обмотках вновь изменяются. Длительность импульса тока пучка τ_и=τ₂-τ₁ (фиг.1) не должна превышать 80х10^-9с так как (фиг.2) экспериментальные исследования ЛЭЛТ показали, что при возбуждении лазерной мишени неподвижным электронным пучком мощность излучения при продолжительности импульсов тока пучка сверх 80х10^-9с быстро уменьшается, что может быть объяснено нагревом возбуждаемой области, ростом термоупругих напряжений в ней и, как следствие, снижением КПД лазерной мишени в возбуждаемой точке.

В качестве примера реализации предлагаемого способа приведены результаты измерений КПД ЛЭЛТ с лазерной мишенью из CdS_0,6Se_0,4. Измерения проводились при энергии электронов пучка 63 КэВ, токе пучка 2,0 мА при диаметре сфокусированного пятна на мишени 30 мкм. Пространственно-временная модуляция излучения ЛЭЛТ осуществлялась как по способу-прототипу, так по предлагаемому способу. Результаты измерений: КПД в первом случае - 2,7%, во втором - 4,4% . Аналогичные результаты получены при измерениях КПД ЛЭЛТ с лазерными мишенями из CdS, ZnSe, Zn_xCd_1-xS, GaAs, CdS_0,63Se_0,17.

Использование: лазерные электронно-лучевые трубки (ЛЭЛТ). Сущность изобретения: лазерную мишень (ЛМ) ЛЭЛТ сканируют путем дискретного перемещения электронного пучка, шаг которого задают внешним управляющим сигналом. В промежутках времени между окончанием предыдущего и началом последующего шагов сканирования при неподвижном относительно ЛМ электронном пятне подают импульс тока электронного пучка. Предпочтительно длительность импульсов не должна превышать 80·10^-9c. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. СПОСОБ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ МОДУЛЯЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРНОЙ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ, включающий сканирование лазерной мишени электронным пучком и импульсную модуляцию тока пучка, отличающийся тем, что сканирование лазерной мишени осуществляют дискретным перемещением электронного пучка, шаг которого задают внешним управляющим сигналом, а импульс тока электронного пучка подают в промежутках времени между окончанием предыдущего и началом последующего шагов сканирования при неподвижном относительно лазерной мишени электронном пятне. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют импульсы тока электронного пучка с длительностью, не превышающей 80 · 10^-9 с.