УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА


RU (11) 2069929 (13) C1

(51) 6 H01S3/09 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5064475/25 
(22) Дата подачи заявки: 1992.10.06 
(45) Опубликовано: 1996.11.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. T.Y. Pacala et al. Proc. 16-th Power Moducaltion Symposium, 1984, USA, p. 250 - 254. 2. F. Champagne et al. J. appl. Phys., 1987, v.62 N 5, p. 1576. 3.T. Mekee et al. Photonics Technology Lett. 1989. v 1. N 3, p. 59 - 61. 
(71) Заявитель(и): Научно-производственное внедренческое предприятие "Лазерная лаборатория" 
(72) Автор(ы): Христофоров О.Б. 
(73) Патентообладатель(и): Научно-производственное внедренческое предприятие "Лазерная лаборатория" 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА 

Использование: квантовая электроника, электроразрядные лазеры ТЕ - типа. Сущность изобретения: в импульсном электроразрядном лазере с поджигом объемного разряда высоковольтным предымпульсом генератор импульсных напряжений (ГИН), подключенный к электродам лазера, выполнен трехкаскадным с одним общим коммутатором, высоковольтный вывод ГИН подключен к электроду лазера через магнитный ключ и соединен с импульсным зарядным источником. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к электроразрядным лазерам ТЕ-типа с зажиганием объемного разряда высоковольтным предымпульсом.

Известно устройство для возбуждения частотного газового лазера, содержащее импульсно заряжаемую искусственную формирующую линию, подсоединенную через магнитный ключ к электродам лазера, к которым подсоединена обострительная емкость [1]

Недостатком устройства, является сложность его использования в высокоэнергетических газовых лазерах.

Этого недостатка лишено устройство для возбуждения широкоапертурного эксимерного лазера, содержащее импульсно-заряжаемые формирующие линии, подсоединенные через разрядник к электродам лазера, [2]

Недостатком указанного устройства являются большие габариты, малые частоты следования импульсов и ресурс. Кроме того, формирующие линии необходимо заряжать до напряжения, обеспечивающего пробой разрядного промежутка лазера, что неэффективно.

Прототипом изобретения является устройство для возбуждения газового лазера, содержащее катод и анод, к которым подсоединен генератор импульсных напряжений (ГИН), состоящий из конденсатора соединенного с высоковольтным выводом ГИН, и коммутатора, соединенного с заземленным выводом ГИН, а также импульсный зарядный источник [3]

Указанное устройство обеспечивает более высокий по сравнению с предыдущими аналогами КПД лазера при высокой частоте следования импульсов.

Однако в устройстве затруднено увеличение апертуры газового лазера и его энергии генерации, так как напряжение на высоковольтном выводе ГИН ограничено диапазоном работы частотного коммутатора. Кроме того, в прототипе необходимо использование двух импульсных зарядных устройств, что усложняет его эксплуатацию.

Техническая задача изобретения увеличение апертуры и энергии генерации газового лазера.

Техническая задача может быть осуществлена устройством новой конструкции, содержащем катод и анод, к которым подсоединен генератор импульсных напряжений, состоящий из конденсатора, соединенного с высоковольтным выводом ГИН, и коммутатора, соединенного с заземленным выводом ГИН, а также импульсный зарядный источник. Отличие устройства состоит в том, что конденсатор ГИН подсоединен к его коммутатору двумя дросселями с однонаправленными обмотками на общем сердечнике и соединен с заземленным выводом ГИН двумя последовательно соединенными конденсаторами, общая точка которых соединена с коммутатором через катушку индуктивности, высоковольтный вывод ГИН соединен с импульсным зарядным источником и соединен с катодом через магнитный ключ.

Выполнение устройства в указанном виде повышает амплитуду высоковольтного импульса генератора импульсных напряжений, что позволяет увеличить апертуру лазера и повысить его энергию генерации. Кроме того, обеспечивается работа устройства с использованием только одного импульсного зарядного источника, что упрощает эксплуатацию устройства.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, на котором схематично изображено устройство для возбуждения газового лазера.

Устройство содержит импульсный зарядный источник 1, который в простейшем случае состоит из накопительного конденсатора с коммутатором и зарядных катушек индуктивности; ГИН 2, содержащий последовательно соединенные конденсаторы 3 5 и коммутатор 6, причем конденсатор 3 генератора импульсных напряжений подсоединен к его коммутатору 6 двумя дросселями 7 и 8 с однонаправленными обмотками на общем сердечнике и общий вывод конденсаторов 4 и 5 соединен с коммутатором через катушку индуктивности 9, ГИН 2 подсоединен через магнитный ключ 10 к катоду 11 и аноду 12. К катоду 11 и аноду 12 подсоединен также пиковый конденсатор 13 и через магнитный ключ 14 подключена формирующая линия 15.

Устройство для возбуждения газового лазера работает следующим образом.

При включении импульсного зарядного источника 1 за время 1 мкс происходит импульсная зарядка содержащихся в ГИН 2 конденсаторов 3 5 до напряжения UO. При этом конденсатор 3 заряжается через дроссель 8, конденсатор 4 заряжается через дроссель 7, катушку индуктивности 9 и дроссель 8; конденсатор 5 заряжается через дроссель 7 и катушку индуктивности 9. Одновременно через магнитный ключ 10 осуществляется зарядка до напряжения UО подключенного к катоду 11 и аноду 12 пикового конденсатора 13 и соединенной с ним через магнитный ключ 14 формирующей линии 15. В процессе импульсной зарядки сердечники магнитных ключей 10 и 14 и общий сердечник дросселей 7 и 8 находятся в насыщенном состоянии. Срабатывает коммутатор 6, который может быть выполнен в виде магнитного ключа или тиратрона. Происходит инвертирование напряжения на конденсаторах 3 и 5, подсоединенных к коммутатору 6.

При этом (без учета потерь) напряжение на высоковольтном выводе ГИН 2 изменяется от Uо до величины (-3Uо). При инвертировании конденсатора 3 индуктивность дросселей 7 и 8 с общим сердечником минимальна, так как токи в их обмотках равны по величине и встречно-направлены. Для уменьшения времени инвертирование дроссели 7 и 8 могут быть выполнены одновитковыми. Величина индуктивности катушки 9, подбирается таким образом, чтобы время инвертирования конденсаторов 3 и 5 было примерно одинаковым. В процессе инвертирования однонаправленные токи утечки через дроссели 7 и 8 незначительны, так как они имеют обратное направление с токами зарядки, вследствие чего дроссели 7 и 8 обладают большой индуктивностью, поскольку их сердечник находится в ненасыщенном состоянии по отношению к токам утечки. Срабатывает магнитный ключ 10, и заряд из последовательно включенных конденсаторов 3 5 перетекает в пиковый конденсатор 13. Одновременно срабатывает предионизатор (для упрощения не показан) и осуществляется предионизация активного объема лазера между катодом 11 и анодом 12. Перетекание заряда в пиковый конденсатор 13 происходит за время 0,1 мкс. Осуществляется инвертирование напряжения на пиковом конденсаторе 13 до величины (-Uo). Срабатывает магнитный ключ 14. Через магнитный ключ -14 часть заряда из формирующей линии 15 перетекает в пиковый конденсатор 13, емкость которого примерно на два порядка по величине меньше емкости формирующей линии 15. За счет переходных процессов напряжение на ней начинает возрастать от величины (-Uo) до (3Uo). При достижении на пиковом конденсаторе 13 напряжения (3Uo) происходит зажигание объемного разряда между анодом 12 и катодом 11. Энергия накопления в пиковом конденсаторе 13, диспергирует в разряде, обеспечивая падение его сопротивления до некоторой квазистационарной величины R, при напряжении на разряде Uo/2.

Формирующая линия 15 с волновым сопротивлением R через магнитный ключ 14 разряжается на согласованную нагрузку в виде объемного разряда между катодом 11 и анодом 12. При разряде формирующей линии 15 за время 0,2 0,4 мкс осуществляется энерговклад в объемный разряд, что позволяет получить генерацию лазера.

В процессе работы устройства энергозапас ГИН 2 расходуется не только на инвертирование пикового конденсатора 13, но и на энергопотери в магнитных ключах 10, 14, а также на работу предионизатора.

При использовании устройства для возбуждения эксимерного XeCl лазера величина зарядного напряжения Uo5D кВч/см, где D расстояние между катодом и анодом; величины емкости формирующей линии -(200 400 нФ), пикового конденсатора -(2 5 нФ), конденсаторов ГИН (6 20) нФ.

По сравнению с прототипом устройство для возбуждения газового лазера приобретает новые положительные качества. Выполнение ГИН в указанном виде, т. е. подсоединение конденсатора ГИН к коммутатору двумя дросселями с однонаправленными обмотками на общем сердечнике и его соединение с заземленным выводом ГИН через два последовательно соединенных конденсатора, общая точка которых соединена с коммутатором через катушку индуктивности, увеличивает по сравнению с прототипом амплитуду импульсного напряжения ГИН в три раза. Это позволяет увеличить апертуру газового лазера и повысить его энергию генерации и среднюю мощность излучения в импульсно-периодическом режиме. При этом соединение высоковольтного вывода ГИН с катодом через магнитный ключ необходимо для подачи поджигающего напряжения на разрядный промежуток лазера после инвертирования напряжения на емкостях ГИН, подсоединенных к коммутатору. Соединение высоковольтного вывода ГИН, выполненного в указанном виде, с импульсным зарядным источником устраняет необходимость использования дополнительного зарядного источника, подающего напряжение на электроды лазера перед зажиганием разряда и обеспечивает автоматическое намагничивание сердечников дросселей и магнитных ключей в рабочее состояние, что упрощает эксплуатацию устройства.

Устройство, выполненное в соответствии с предлагаемым изобретением, успешно испытано для возбуждения широкоапертурного XeCl-лазера. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Устройство для возбуждения газового лазера, содержащее катод и анод, к которым подсоединен генератор импульсных напряжений, состоящий из конденсатора, соединенного с высоковольтным выводом генератора импульсного напряжения, и коммутатора, соединенного с заземленным выводом упомянутого генератора, а также импульсный зарядный источник, отличающееся тем, что конденсатор генератора импульсных напряжений подсоединен к его коммутатору двумя дросселями с однонаправленными обмотками на общем сердечнике и соединен с заземленным выводом генератора импульсного напряжения через два последовательно соединенных конденсатора, общая точка которых соединена с коммутатором через катушку индуктивности, высоковольтный вывод генератора импульсного напряжения соединен с импульсным зарядным источником и соединен с катодом через магнитный ключ.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к лазерным квантовым генераторам, а именно лазеры и лазерное оборудование:

- твердотельные полупроводниковые лазеры

- газовые лазеры

- химические лазеры

- практическое применение в промышленности, науке и в быту газовых, твердотельных и химических лазеров.


Лазеры. Лазерное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+газовый -лазер".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "лазер" будут найдены слова "лазеры", "лазерный" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("лазер!").



Рейтинг@Mail.ru