УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ ГЕЛИЙ-НЕОНОВОГО ЛАЗЕРА Российский патент 2011 года по МПК H01S3/09 

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к источникам питания гелий-неоновых лазеров, и может быть использовано для повышения точности стабилизации их лазерного излучения.

Известны схемные решения устройств питания гелий-неоновых лазеров, например [1], в которых погрешность стабилизации рабочего тока составляет значительную величину.

Погрешность стабилизации возникает из-за того, что плазменный разряд представляет собой не постоянную резистивную нагрузку, а комплексную, включающую емкостную, индуктивную и резистивную составляющие, приводящую к изменению падения напряжения на датчике тока, включенного в состав блока стабилизации выходного тока. Блок стабилизации производит косвенное измерение выходного тока по падению напряжения на датчике тока и сравнению напряжения с эталоном, роль которого, как правило, выполняет стабилитрон. Изменение температуры окружающей среды, старение материала стабилитрона приводят к изменению параметров эталона, а следовательно, и изменению выходного тока устройства питания, появлению нестабильности разрядного тока активного элемента и нестабильности лазерного излучения в гелий-неоновых лазерах.

Известны устройства питания, например [2], в которых стабильность выходного тока повышается за счет увеличения частоты коммутации входного напряжения до 500-1000 кГц с целью снижения влияния комплексной составляющей плазменного разряда. Использование таких высокочастотных импульсных устройств питания дает повышение стабильности рабочего тока всего на несколько сотых долей процентов, что для современных лазерных устройств, работающих в составе прецизионной измерительной техники, не является достаточным.

Технической задачей является создание такого устройства питания гелий-неонового лазера, которое позволит повысить точность стабилизации выходного тока за счет применения отличных от существующих их схемных решений, исключения влияния температурных колебаний окружающей среды и старения схемных элементов устройства.

Технический результат достигается тем, что в устройство питания гелий-неонового лазера, содержащее выпрямитель, модулятор, трансформатор, умножитель, датчик тока, стабилизатор, дополнительно вводится блок резисторов, включенный параллельно датчику тока, и компаратор, причем вход блока резисторов подключен к выходу умножителя и входу датчика тока, а выходы датчика тока и блока резисторов подключены к входу компаратора, при этом составляющие температурного влияния, временного старения материалов элементов и комплексной составляющей тока плазменного разряда фиксируются блоком резисторов и датчиком тока, затем вводятся в компаратор, в котором вычитаются составляющие температурного и временного старения, после чего вырабатывается управляющее воздействие на модулятор. Структурная схема устройства питания гелий-неонового лазера представлена на чертеже.

Устройство состоит из сетевого выпрямителя 1, модулятора 2, трансформатора 3, умножителя 4, стабилизатора 5, датчика тока 6, блока резисторов 7, компаратора 8.

Вход сетевого выпрямителя 1 является входом устройства, причем выход сетевого выпрямителя 1 подключен к входу модулятора 2, выход которого подключен к входу трансформатора 3 для преобразования модулированного напряжения, высоковольтный выход которого соединен с умножителем 4 для формирования высоковольтного напряжения и является выходом всего устройства, которое соединяется с входом датчика тока 5 и входом блока резисторов 7, выход датчика тока подключен к входу стабилизатора 6 и управляющему входу компаратора 8, выход стабилизатора соединен с управляющим электродом модулятора 2, выход блока резисторов соединен с входом компаратора 8, выход которого также соединен с управляющим входом модулятора 2.

Устройство работает следующим образом. Входное напряжение, представляющее собой переменное сетевое напряжение в диапазоне 198-242 В, поступает на вход сетевого выпрямителя 1 и выпрямляется в постоянное напряжение. С выхода сетевого выпрямителя 1 постоянное напряжение поступает на вход модулятора 2 и преображается в переменное напряжение с частотой 120 кГц, которое с выхода модулятора подается на трансформатор 3 для повышения напряжения и гальванической развязки выхода от входа. С выхода трансформатора 3 напряжение подается на умножитель 4 для формирования высоковольтного напряжения и подачи его на выход устройства для питания гелий-неонового лазера. С выхода умножителя 4 напряжение подается на вход датчика тока 5, отслеживающего значение выходного тока на выходе устройства, выход которого подключен к входу стабилизатора 6 и подающего с выхода стабилизатора управляющее воздействие на управляющий электрод модулятора 2 для обеспечения стабильного выходного напряжения. Выход умножителя 4 соединен с входом блока резисторов 7, также отслеживающего значение выходного тока на выходе устройства, напряжения с датчика тока 5 и блока резисторов 7, соединенных с компаратором 8, сравниваются компаратором 8 и напряжение рассогласования с выхода компаратора подается на управляющий электрод модулятора 2 для стабилизации выходного тока и исключения температурных колебаний, временного старения элементов устройства.

Экспериментальная проверка устройств питания гелий-неоновых лазеров показала, что при сохранении тех же параметров лазеров исключение температурных колебаний и временного старения элементов устройства позволило значительно повысить точность лазерного излучения.

Литература

1. Граф P.Ф., Шнитс В. Энциклопедия электронных схем. Том 7. Часть III: Пер. с англ. - М.: ДМК. 2001. 224 c.

2. Костиков В.Г., Никитин И.Е. Источники электропитания высокого напряжения РЭА. - М.: Радио и связь, 1986. 200 с.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к источникам питания гелий-неоновых лазеров, и может быть использовано для повышения точности стабилизации их лазерного излучения. Устройство питания гелий-неонового лазера включает выпрямитель, трансформатор, умножитель, датчик тока, стабилизатор и модулятор и для компенсации погрешностей старения схемных элементов и температурных воздействий окружающей среды. В устройство дополнительно введены блок резисторов и компаратор. Причем вход блока резисторов подключен к выходу умножителя и входу датчика тока, а выход подключен к входу компаратора. Выход датчика тока подключен к управляющему входу компаратора. Выход компаратора подключен к управляющему электроду модулятора. Технический результат - повышение точности стабилизации лазерного излучения гелий-неоновых лазеров. 1 ил.

Устройство питания гелий-неонового лазера, содержащее выпрямитель, вход которого является входом устройства, а выход подключен к входу модулятора, выход которого подключен к входу трансформатора, выход трансформатора соединен с умножителем для формирования высоковольтного напряжения и подачи его на выход устройства, при этом выход умножителя подключен к датчику тока, а выход датчика тока соединен с входом стабилизатора, выход которого подключен к управляющему электроду модулятора, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены блок резисторов и компаратор, причем вход блока резисторов подключен к выходу умножителя и входу датчика тока, а выход датчика тока подключен к управляющему входу компаратора, а выход блока резисторов подключены к входу компаратора, выход компаратора подключен к управляющему электроду модулятору.