Устройство управления и питания оптических квантовых генераторов Советский патент 1978 года по МПК H01S3/09 

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано для управления и питания оптических квантовых генераторов (ОКГ) в режиме одиночных или часто повторяющихся вспышек.

Известно устройство управления и питания ОКГ, содержащее цепь питания лампы накачки и цепь формирования управляющих импульсов.

Цепь питания представляет собой систему с буферной батареей конденсаторов, непрерывно заряжаемой через высоковольтный выпрямитель от силовой сети. От буферной батареи через управляемые вентили (тиристоры) заряжается рабочая батарея конденсаторов, которая затем с помощью импульсов поджига разряжается на лампу накачки активного элемента ОКГ, причем на время разряда рабочей батареи и до восстановления .электрической прочности лампы накачки (время деионизации разрядного промежутка) буферная батарея отключается с помощью управляемых вентилей или других ключевых устройств от рабочей батареи и лампы.

Цепь формирования управляющих импульсов содержит задающий генератор, формирователь импульсов управления тиристорами, систему задержки и формирователь высоковольтных импульсов поджига лампы накачки.

кие, дорогостоящие и малонадежные буферные батареи конденсаторов и управляемых вентилей, а также токоограничивающие сопротивление или дроссель в цепи заряда буферной батареи и дроссель - в цепи заряда рабочей батареи, что снижает КПД устройства.

Цель изобретения - упрощение устройства и исключение из схемы буферной батареи конденсаторов, повыщение надежности КПД.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве в цепи питания лампы накачки рабочая батарея конденсаторов подключена непосредственно к выходу выпрямителя зарядного напряжения (без буферной батареи конденсаторов, управляемых вентилей и токоограничивающих элементов), а в цепи формирования импульса поджига лампы накачки между делителем частоты импульсов

и формирователем высоковольтного импульса поджига включена схема совпадения, один вход которой соединен с выходом дифференцирующей цепи делителя частоты импульсов, а другой - с выходом дифференцирующей цепи ограничителя амплитуды синхросигнала через инвертор.

На чертеже представлена блок-схема описываемого устройства управления и питания ОКГ в режиме двухполупериодного выпрямУстройство содержит раздельные параллельные цепи - цепь управления и цепь питания лампы накачки. Цепь питания лампы 1 накачки активного элемента ОКГ состоит из последовательно соединенных трансформатора 2, выпрямителя 3 и рабочей батареи конденсаторов 4. Цепь управления поджигом лампы 1 накачки содержит трансформатор 5, одна из выходных обмоток которого служит источником синхросигнала, и последовательно соединенные фазосдвигающую схему 6, удвоитель 7 частоты, двусторонний ограничитель 8 амплитуды напряжения синхросигнала и дифференцирующую цепь 9. Выход дифференцирующей цепи соединен с входами делителя 10 частоты и инвертора 11, выходы которых включены на два входа схемы 12 совпадения, причем делитель 10 частоты подключен к схеме 12 совпадения через дифференцирующую цепь 13. Выход схемы совпадения включен на вход формирователя 14 высоковольтного импульса поджига, выход которого соединен с лампой 1 накачки. В случае однополупериодного выпрямления зарядного напряжения двухполупериодный выпрямитель 3 заменяется на однополупериодный выпрямитель 15 в цепи питапия лампы 1 накачки и отключается удвоитель 7 частоты синхросигнала в цепи формирования высоковольтного импульса поджига лампы накачки, т. е. синхросигнал с фазосдвигающей схемы 6 подается непосредственно на ограничитель 8 амплитуды, минуя удвоитель 7 частоты. В случае использования трехфазной сети переменного тока необходимо произвести сдвиг напряжения одной из фаз сети на 180° для получения промежутка времени, в котором напряжение на выходе трехфазного однополупериодного выпрямителя отсутствует. Такой сдвнг фазы реализуется соответствующим переключением (фазировкой) концов выходной обмотки данной фазы силового трансформатора. Для обеспечения поджига лампы накачки в полученном промежутке времени в качестве источника синхросигнала должна быть выбрана та фаза трехфазной сети, которая предшествует сдвинутой. Накачка активного лазерного элемента (например рубина) производится вспыщками импульсной разрядной лампы 1, которая питается от рабочей батареи конденсаторов 4, заряжаемой полуволнами выпрямленного синусоидального напряжения от источника питающего напряжения через силовой трансформатор 2 и двухполупериодный выпрямитель 3 или однополупериодный выпрямитель 15. Для получения высоковольтного импульса поджига лампы накачки, синхронизированного с зарядным напряжением рабочей батареи конденсаторов 4, напряжение питающей сети параллельно силовому трансформатору 2 подается на маломощный трансформатор 5 питания цепи управления. С одной из обмоток этого трансформатора снимается переменное напряжение (синхросигнал) синфазно с высоким напряжением силового трансформатора 2 н подается на вход фазосдвигающей схемы 6. В случае двухполупериодного выпрямления с фазосдвигающей схемы напряжение подается на удвоитель 7 частоты, который обеснечивает получение импульса подлшга в любой полупериод зарядного напряжения, а с выхода удвоителя - на вход двустороннего ограничителя 8 амплитуды. В случае однополупериодного выпрямления напряжение с фазосдвигающей схемы 6 непосредственно подается на ограничитель амплитуды, что обеспечивает получение импульса поджига в любой период зарядного напряжения. Ограниченный сверху и снизу синхросигнал дифференцируется цепью 9. Цоложительный импульс с выхода дифференцирующей цепи поступает одновременно на делитель 10 частоты импульсов (например мультивибратор, цепочку триггерных ячеек и т. д.) и на инвертор И, где сигнал усиливается и меняет полярность. Выходной сигнал делителя 10 частоты дифференцируется цепью 13 и поступает на один из входов электронной логической схемы 12 совпадения. Одновременно на другой вход схемы совпадения поступает сигнал с инвертора И. На выходе логической схемы совпадения возникает импульс только в том случае, если на оба ее входа сигналы поступили одновременно. Таким образом, схема совпадения исключает возможность поджига лампы накачки сигналами, несинхронизированными с зарядным напряжением, например, возникшими в результате случайного, самопроизвольного срабатывания делителя частоты. Выходной сигнал схемы 12 совпадения поступает на запуск формирователя 14 высоковольтного импульса поджига лампы 1 накачки. При этом фазосдвигающая схема 6 настраивается так, чтобы импульсы поджига подавались на лампу в периоды времени от момента понижения проводимой выпрямителем полуволны до уровня потенциала деионизации лампы накачки до момента, опережающего момент повышения напряжения следующей проводимой выпрямителем полуволны до того е уровня на время разряда и деионнзации лампы накачки. Предлагаемое устройство управления и пиания ОКГ позволяет заряжать рабочую баарею конденсаторов непосредственно от вырямителя. Зарядка рабочей батареи произвоится плавно с нулевого значения напряжеия полуволнами выпрямленного синусоидалього напряжения, что обеспечивает режим заядки конденсаторов, близкий к оптимальноу.

ческий эффект Юткина, и для многократной зарядки больших конденсаторных батарей.

Формула изобретения

Устройство управления и питания оптических квантовых генераторов, содержащее цепь питания лампы накачкн активного лазерного элемента, состоящую на трансформатора, выпрямителя зарядного напряжения и рабочей батареи конденсаторов, и цепь формирования импульса поджига лампы накачки, состоящую из трансформатора и последовательно соединенных фазосдвигающей схемы, удвоителя частоты, ограничителя амплитуды напряжения синхросигнала, дифференцирующей цепи и делителя частоты импульсов с дифференцирующей цепью на выходе, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, повыщения наде}кности и КПД, в цепи питания л.шпы накачки выпрямитель зарядного напря:кения непосредственно соединен с рабочей батареей конденсаторов; в цепи формирования импульса поджнга лампы накачки между делителем частоты имнульсов и формирователем импульса поджига включена схема совпадения, один вход которой соединен с выходом дифференцирующей цепи делителя частоты импульсов, а другой вход соединен с выхо;;ом дифференцирующей цепи ограничителя амплитуды напряжения синхросигнала через инвертор, что обеспечивает синхронизацию импульсов поджига лампы накачки с питающим напряжением, причем поджиг лампы накачкн происходит в моменты времени, когда напряжение на выходе выпрямителя ниже потенциала деионнзации лампы накачки.