Устройство для управления излучением в импульсном режиме Советский патент 1981 года по МПК H05B41/30 

1

Изобретгение относится к электротехнике и может быть использовано для накачки лазеров, работающих в режиме генерации кротких импульсов.

Известно устройство для питания дуговой газоразрядной лампы в импульсном.режиме, содержащее встречнопараллельно включенные тиристоры, блок поджига, подключенные к источнику переменного тока fl.

Недостаток состоит в его сложности иэ-за необходимости иметь мощный источник переменного тока заданной частоты следования импульсов.

Нёшболее близким техническим решением к изобретению является устройство для генерации коротких, лазерных импульсов, содержащее накопи-; тельный конденсатор, подключенный через т.окоограничивайщий резистор к выводам для подключения к источнику постоянного напряжения, дроссель, / включенный между положительной об- i кладкой конденсатора и анодом фототиристора, включенного паргшлельно импульсной газоразрядной лампы..и связанного с ней через оптическую лазерную систему 2J.

Известно, что в лазерных установках для оптической накачки активного вещества используют близкий к колоколообразной форме световой им- , пульс,Получаемый при полной разрядке емкостного накопителя через индую тивность.

Запас электрической энергии в емкостном накопителе исчисляется десятками или сотнями-колоджоулей, причем при генерации одиночных им10пульсов, например наносекундной длительности, световой колоколообразный импульс накачки имеет длительность порядка одной миллисекунды. Если учесть, что лазерный импульс возни15кает несколько раньше момента достижения вершины интенсивности колоколообразного светового импульса накачки, то становится очевидным, что более половины электрической энергии,

20 использованной для получения одного лазерного импульса, расходуется впустую. С другой стороны полный разряд накопителя приводит не только к бесполезной трате электроэнер25 щи, но и к убыстрению выработки допустимого ресурса дорогостоящих мощных фототиристоров, что является недостатком данного устройства. , Цель изобретения - повышение

30 КПД н надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления излучением в импульсном режиме, содержащее накопительный конденсатор, подключенный через токоограничивающий резистор к выводам для подключения к источнику постоянного тока, дроссель, включенный между положительной обкладкой накопительного конденсатора и анодом фототирИстора, и лазерную оптическую систему с импульсной газоразрядной лампой, снабжено разделительным диоде, двумя конденсаторами и двумя резисторами, причем разделительный диод включен между анодом фототиристора и выводом для подключения импульсной газоразрядной лампы, другой вывод для подключения которой через один из конденсаторов, соединенный параллельно с одним из резисторов, подключен к выводу для подключения к отрицательному полюсу источника постоянного тока, к которому через другой конденсатор, соединенный параллельно с другим резистором, подключен катод фототиристора.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства.

Оно содержит оптическую лазерную систему.1, импульсную газоразрядную ла№1пу 2, фототиристор 3,накопительный конденсатор 4, токоограничива- ющий резистор 5, дроссель Ь, конденсаторы 7 и 8, резисторы 9 и 10 и разделительный диод 11.

Устройство работает следующим образом.

Конденсатор 4 через токоограничивающий резистор 5 заряжается до определенного напряжения, после чего зажигается импульсная газоразрядная лампа 2 и По цепи, состоя111ей из дросселя 6, диода 11, лампы 2 и .резистора 10, с одновременной подзарядкой конденсатора 8 происходит разряд конденсатора 4, сопровождающийся свечением лампы 2 накачки с нарастающей интенсивностью. Газоразрядная лампа 2 может работать как в режиме caiMoпробоя, так и запускаться от специалного блока поджига( не показан).Свечние лампы вызывает накачку световой энергией активного вещества, входящего в оптическую систему 1 лазера. Оптическая система 1 лазера, кроме активного вещества, может содержать резонаторы различной конструкции, светрзатворы, элементы для получения кратных гармоник, всевозможные отражатели и т.д. Величина резистора 10 не должна превышать нескольких Ом и конкретное его численное значение зависит от типа используемой газоразрядной лампы накачки. Емкость конденсатора 8 имеет такую величину, дри, Л( в момент генерации лазерного .импульса ;на ней был. потенциал в несколько сотен вольт. До появления лазерного импульса конденсатор 7 не заряжен, фототиристор 3 закрыт, т.к. прямое напряжение самопробоя его выбирается выше, чем максимальное ,напряжение емкостного накопителя, которое практически имеет значение несколько киловольт. В момент появления лазерного импульса к электродам фототиристора 3 приложено суммарное напряжение, слагающееся из падения напряжения на диоде 11, горящей газоразрядной лампе 2 и напряжения на конденсаторе 8, что повышает надежность и снижает время запаздывания полного открытия фототиристора 3.1фомё этого для управление} фототиристором 3 необходимо меньше отводить лучистой энергии от лазерного луча, чем без конденсатора 8.

Газоразрядная лампа 2 накачки практически мгновенно гаснет в момент облучения фототиристора 3 лазерными импульсами достаточной интенсивности, так как падение напряжения на этом фототиристоре в открытом состоянии имеет значение всего в несколько вольт. Диод 11 препятствует прохождению тока через газоразрядную лампу 2 в обратном направлении от конденсатора 8. Конденсатор 7 заряжается через фототиристор 3 до тех пор, пока напряжение на нем не сравняется с напряжением на конденсаторе 4. Величина емкости конденсатора 7 должна быть много меньше емкости конденсатора 4. Время заряда конденсатора 7 до закрытия фототирйстора 3 должно пре-. Бьоиать время деконизации газоразрядной лампы 2. За время заряда конденсатора 4 через резистор 5 для следующего акта .генерации лазерного импульса, конденсаторы 7 и 8 должны разряжаться через резисторы 9 и 10 соответственно.

При необходимости импульсная световая вспышка, генерируемая газоразрядной лампой, может проектироваться непосредственно на фототиристор,который также перейдет в открытое состояние при достаточной интенсивности вспышки.

В таком исполнении устройство может быть использовано не только в лазерных установках, но и в тех слуг чаях, когда требуется по-пучить мощные световые вспышки, не превышающие заданную интенсивность.

Технико-экономический эффект при использований данного изобретения достигается за счет экономииэлектроэнергии и уменьшения эксплуатационных расходов.

формула изобретения

Устройство для управления излучением в импульсном режиме, содержащее

накопительный конденсатор, подключенный через токоограничивакхдий резистор к выводам для подключения к источнику постоянного тока, дроссель, включенный между положительной обкладкой накопительного конденсатора и анодом фототиристора, и лазерную оптическую систему, предназначенную для обеспечения связи импульсной газоразрядной лампы,с фототиристором отличающее ся тем, что, с целью повьвиения КПД и надежности устройства, оно снабжено разделительным диодом, двумя конденсаторами и двумя резисторами, причем разделительный диод включен между анодом фототиристора и выводом для подключения импульсной газоразрядной лампы, другой вывод для подключения которой через один из конденсаторов, соединенный v параллельно с одним из резисторов, подключен к выводу для подключения с к отрицательному полюсу источника постоянного тока, к которому через другой конденсатор, соединенный параллельно с другим резистором, г;одключен катод фототиристора

Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

543211, кл. Н 05 В 41/30, 10.11.75.

2.Автооское свидетельство СССР 5 679062, кл. Н 05 В 41/30, 1977.