УСТРОЙСТВО ВОЗБУЖДЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ГЕНЕРАЦИИ МНОГОКАТОДНОГО ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА Советский патент 1994 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к устройствам возбуждения лазерной генерации в большом объеме разрядной камеры многокатодного электроразрядного газового лазера.

Известно устройство для возбуждения лазерной генерации, содержащее последовательно соединенные фазосдвигающее устройство и регулятор амплитуды, подключенные к каждому электроду электроразрядной камеры.

Недостатком данного устройства является низкий коэффициент полезного действия, связанный с большими потерями мощности на активных токоограничительных элементах.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство возбуждения непрерывной генерации многокатодного газового лазера, содержащее соединенные последовательно повышающий трансформатор, регулируемый выпрямитель и n параллельно соединенных балластных резисторов, каждый из которых последовательно соединен с одним из n катодов разрядной камеры, общую анодную плату.

Недостатком данного устройства является низкий коэффициент полезного действия из-за больших потерь мощности на балластных резисторах (≈ 1/3 мощности источника питания).

Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия путем исключения активных потерь на токоограничивающих элементах.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве возбуждения непрерывной генерации многокатодного газового лазера, содержащем общую анодную плату с общей шиной и соединенные последовательно повышающий трансформатор и регулируемый выпрямитель, подключенный к входам преобразователя формы воздействующего напряжения, выходы которого соединены с n катодами, преобразователь формы воздействующего напряжения содержит дроссель, являющийся его первым входом, блок управления тиристорами, подключенный к управляющим электродам тиристоров, зарядные и разрядные тиристоры, емкостные накопители и две реактивные формирующие цепи, являющиеся выходами преобразователя формы воздействующего напряжения, причем емкостные накопители, последовательно соединенные с катодами соответствующих зарядных тиристоров, включены параллельно, общая точка соединения анодов зарядных тиристоров подсоединена к дросселю, общая точка соединения емкостных накопителей является вторым входом преобразователя формы воздействующего напряжения, точки соединения емкостных накопителей и катодов зарядных тиристоров подсоединены к анодам разрядных тиристоров, катоды которых попарно соединены с входами реактивных формирующих цепей, при этом n катодов образуют две группы, объединенные в шахматном порядке, каждая из которых подсоединена к соответствующему выходу преобразователя формы воздействующего напряжения.

Сущность изобретения поясняется чертежом и заключается в том, что в разрядной камере осуществляется пространственная суперпозиция двух разрядных токов вида sin² ωt и sin²(ω t+ ), что позволяет осуществить непрерывное возбуждение генерации в многокатодном газовом лазере.

Устройство содержит повышающий трансформатор 1, регулируемый выпрямитель 2, преобразователь 3 формы воздействующего напряжения, включающий в себя емкостные накопители 4₁-4₄, зарядные тиристоры 5₁-5₄, дроссель 6, разрядные тиристоры 7₁-7₄, блок управления тиристорами 8, две реактивные формирующие цепи 9₁, 9₂, n катодов 10, объединенных в шахматном порядке в 2 группы 11, 12, общую анодную плату 13 с общей шиной.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение промышленной сети подается на повышающий трансформатор 1, выходной сигнал с которого подается на вход трехфазного мостового регулируемого выпрямителя 2. Коммутатор зарядного тока, состоящий из дросселя 6 и зарядных тиристоров 5₁-5₄, подключенный к выходу регулируемого выпрямителя 2, обеспечивает заряд емкостных накопителей 4₁-4₄ до удвоенного значения выпрямленного напряжения. Заряженный емкостной накопитель 4₁ при поступлении управляющего сигнала с блока управления тиристорами 8 на зарядный тиристор 5₁ разряжается в реактивную формирующую цепь 9₁, которая формирует импульсный сигнал вида sin² ωt, поступающий на катоды группы 11. Параметры реактивной формирующей цепи 9₁ выбраны таким образом, чтобы длительность импульса τ была меньше, чем минимально необходимое для образования дуги время, при заданных величинах напряженности электрического поля Е и давления газовой смеси Р в разрядной камере.

Емкостной накопитель 4₃ заряжается через зарядный тиристор 5₃ со сдвигом по времени относительно емкостного накопителя 4₁, на величину τ/2 и в момент поступления управляющего сигнала разрядный тиристор 7₃выдает сигнал на вход реактивной формирующей цепи 9₂. Управляющий сигнал от блока управления тиристорами 8 на отпирание разрядного тиристора 7₃подается также со сдвигом по времени относительно сигнала на отпирание разрядного тиристора 7₁ на время τ/2. Реактивная формирующая цепь 9₂выдает импульсный сигнал вида sin² ωt на катоды группы 12.

Аналогичным образом работает и вторая пара емкостных накопителей 4₂, 4₄, заряжаемых через дроссель 6 и зарядные тиристоры 5₂, 5₄ и выдающих сигнал на вход реактивных формирующих цепей 9₁, 9₂ при поступлении управляющего сигнала от блока управления тиристорами 8 на разрядные тиристоры 7₂, 7₄. Управляющие сигналы подаются на отпирание зарядных и разрядных тиристоров 5₂(5₄) и 7₂(7₄) со сдвигом по времени относительно сигналов на отпирание зарядных и разрядных тиристоров 5₃(5₁) и 7₃(7₁) на τ/2 соответственно.

Применение предложенного устройства позволяет значительно увеличить коэффициент полезного действия лазера за счет отсутствия активных потерь на токоограничительных элементах устройства возбуждения непрерывной лазерной генерации. Эти потери в существующих типах лазеров составляют примерно 1/3 мощности источника питания, следовательно предложенное устройство позволяет увеличить КПД примерно в полтора раза.

УСТРОЙСТВО ВОЗБУЖДЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ГЕНЕРАЦИИ МНОГОКАТОДНОГО ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА, содержащее общую анодную плату с общей шиной и соединенные последовательно повышающий трансформатор и регулируемый выпрямитель, подключенный к входам преобразователя формы воздействующего напряжения, выходы которого соединены с n катодами, отличающееся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия путем исключения активных потерь на токоограничивающих элементах, преобразователь формы воздействующего напряжения содержит дроссель, являющийся его первым входом, блок управления и разрядные тиристоры, емкостные накопители и две реактивные формирующие цепи, являющиеся выходами преобразователя формы воздействующего напряжения, причем емкостные накопители, последовательно соединенные с катодами соответствующих зарядных тиристоров, включены параллельно, общая точка соединения анодов зарядных тиристоров подсоединена к дросселю, общая точка соединения емкостных накопителей является вторым входом преобразователя формы воздействующего напряжения, точки соединения емкостных накопителей и катодов зарядных тиристоров подсоединены к анодам разрядных тиристоров, катоды которых попарно соединены с входами реактивных формирующих цепей, при этом n катодов образуют две группы, объединенные в шахматном порядке, каждая из которых подсоединена к соответствующему входу преобразователя формы воздействующего напряжения.