ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Схемы формирования выходных импульсов из "Источники питания лазеров " Разнообразие типов и параметров импульсных лазер . пых излучателей, особенности условий получения им лульсной генерации требуют разработки источников литания, отличающихся широким диапазоном выходных электрических параметров импульсного тока и напряжения, длительности и частоты повторения выходных импульсов. [c.32] К форме импульса разрядного тока через лампу. накачки твердотельного излучателя не предъявляется. жестких требований. Фронт стремятся сделать длительностью не менее 100 мкс, чтобы избежать возникновения ударной волны, способной вывести лампу накачки из строя [5, 36]. Вместе с тем, минимальная длительность лмпульса должна превышать время, необходимое для создания условий генерации излучения, а максимальная определяться требованиями к продолжительности излу- чения и может составлять единицы и даже десятки миллисекунд. [c.32] За время длительности импульса, которое обычно измеряется на уровне 50% мощности, подводимой к лам-ле накачки, на лампу должна быть подана необходимая электрическая энергия, определяемая уровнем энергии излучения твердотельного лазера. Диапазон энергий на-асачки для различного типа лазеров составляет от единиц джоулей до десятков и сотен килоджоулей. [c.32] Электрическая накачка импульсных газовых лазеров осуществляется напряжением с амплитудой от единиц до десятков киловольт при длительности от долей до единиц микросекунд. Длительность импульса накачки может определяться выбранным режимом импульсного тазового разряда (тлеющим, дуговым). Фронт и спад импульса электрической накачки стремятся сделать воз- можно более короткими при получении генерации в ус--ловиях нестационарной плазмы газового разряда. [c.32] Согласовавие выходной характеристики импульсного лазерного диода с внешней характеристикой источника токовой накачки представляет собой весьма сложную задачу, если учесть также, что чем короче длительность фронта, тем меньше тепловыделение на диоде. Наиболее приемлемая величина длительности фронта тока накачки 10—20 НС. [c.33] Импульсные полупроводниковые лазеры, работающие при комнатной температуре, практически не могут обеспечить длительность излучения более 200 не. Тепловой режим полупроводниковых лазеров ограничивает верхний диапазон частоты повторения импульсов излучения (100-200 кГц). [c.33] Импульсный режим лазеров может осуществляться либо непосредственно от питающей сети, либо с применением промежуточного накопителя энергии [37]. Очевидно, что первый вариант, хотя и является наиболее простым, мало приемлем для устройств лазерной техники. Использование промежуточного- накопителя энергии приводит к усложнению схемы источника питания, но позволяет реализовать совместно с коммутирующими элементами все необходимые режимы работы с любым уровнем входных параметров. Энергия, необходимая для накачки лазеров, может накапливаться в конденсаторах в виде энергии электрического поля и в индуктивных элементах, где аккумулируется энергия магнитного поля. Возможно использование комбинированных накопителей энергии. [c.33] Накопители энергии могут работать в режиме полной или неполной (частичной) разрядки, характер которой определяется типом разрядного коммутатора. В режиме полной разрядки накопителя в нагрузку передается вся накопленная энергия при замыкании разрядного коммутатора, установленного между емкостным накопителем и нагрузкой, или Т1ри размыкании коммутатора в случае использования индуктивного накопителя. Возврат разрядных коммутаторов в исходное положение происходит не ранее окончания процесса разрядки накопителя. Этот режим позволяет иметь минимальный размер накопителя, что очень важно при значительной величине энергии накачки. [c.34] При полной разрядке как индуктивного, так и емкостного накопителей энергии на активное линейное сопротивление форма импульса разрядного тока на нагрузке носит экспоненциальный характер. Практически линейный характер сопротивления нагрузки имеют лишь полупроводниковые лазерные излучатели в области рабочих точек. У газоразрядных приборов (лампы, накачки, газовые излучатели) характер нагрузки нелинейный, т. е. изменение тока накачки не происходит пропорционально изменению напряжения на нагрузке. Как следствие, статическое и динамическое сопротивления газового разряда не только перестают быть равными друг другу, но и постоянно изменяются в процессе разрядки. Форма импульса разрядного тока отклоняется от экспоненциальной. [c.34] Выражение для вольт-амперной характеристики импульсной газоразрядной лампы накачки, наполненной ксеноном под давлением до 8-10 Па при плотности разрядного тока от 10 до 10 А/см и длительности разрядного импульса от 0,15 до 4 мс, имеет вид [5, 39]. [c.34] В каждой точке вольт-амперной характеристики лампы можно определить ее статическое сопротивление в установившемся режиме, если провести прямую линию из начала координат в заданную точку. Тангенс угла наклона этой прямой к оси токов пропорционален сопротивлению разряда при данных значениях тока и напря- кения лампы. -Динамическое сопротивление лампы определяется тангенсом угла наклона между осью тока и касательной к вольт-амперной характеристике в заданной точке. [c.35] Увеличение зарядного напряжения емкостного накопителя или тока, запасенного в индуктивном накопителе, приводит к образованию более короткого импульса, а их уменьшение — к возрастанию длительности разрядного импульса. Еще одна особенность состоит в том, что разрядка индуктивного накопителя заканчивается через вполне определенное время, а именно, при (—2х ъ. Это указывает на возможность использования индуктивного накопителя для построения схем с повышенной частотой повторения импульсов накачки. [c.36] Крутой фронт импульса накачки при разрядке емкостного или индуктивного накопителя энергии необходим для полупроводниковых и газовых лазерных излучателей. Однако быстрое нарастание разрядного тока существенно уменьшает срок службы ламп накачки твердотельных излучателей. [c.36] По Сравнению с работой L -разрядного контура на активное линейное сопротивление нагрузки при аналогичных значениях рр и и нелинейном сопротивлении нагрузки лампы накачки процессы в цепи происходят более медленно и имеют затухающий характер. С повышением напряжения коэффициент затухания уменьшается. [c.37] НИИ с распределенными параметрами и искусственные линии с сосредоточенными параметрами. [c.38] Основной недостаток линии с распределенными параметрами— большая протяженность при формировании даже сравнительно коротких импульсов. Уже при Си=1 МКС длина линии составляет 150 м, что не всегда может быть приемлемым. Такие линии нашли применение в генераторах для накачки полупроводниковых и некоторых типов газовых излучателей. [c.38] В схемах с полной разрядкой накопителя энергии разрядный коммутатор может быть полууправляемым прибором. Он определяет лишь момент подачи импульса накачки на излучатель и остается в открытом состоянии до полной разрядки накопителя. Тип коммутирующего прибора определяется параметрами импульса накачки. Это могут быть различного рода разрядники, игнитроны, тиратроны, тиристоры [42]. [c.39] Рассмотренные способы формирования разрядных импульсов могут быть использованы для построения источников питания импульсных лазеров любого типа. Эти схемы будут только отличаться по своим выходным параметрам величине тока и напряжения, длительности и частоте следования импульсов, форме разрядного импульса. [c.39] В результате расчета разрядного контура импульсного излучателя определяются исходные данные для проектирования зарядного устройства накопителя энергии. [c.39] Вернуться к основной статье