-
Gerät für die Versorgung einer Entladungslampe mit elektrischer Energie
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät für die Versorgung einer Entladungslampe
mit elektrischer Energie. Die Erfindung betrifft insbesondere die Energieversorgung
von zum optischen Pumpen gewisser Laserarten bestimmten Lampen.
-
Bekanntlich muß in das aktive als' Verstärker arbeitende Material,
das jeder Laser aufweist, damit seine Verstärkungs eigenschaften wirksam werden,
eine sog. Pumpenergie eingespeist werden. Diese Energie erhält man bei bestimmten
Lasertypen durch eine "Blitz".Laxpe, die das aktive Material zu dem Zeitpunkt kurzzeitig
bestrahlt, in dem die Laseraktion eintreten soll.
-
Die Erfindung bezieht sich auf die Versorgung einer derartigen Lampe
mit elektrischer Energie.
-
Es ist bekannt, eine derartige Energieversorgung durch eine Gleichstromquelle
sicherzustellen, deren Stroatärke viel niedriger ist als die für den Blitz notwendige,
und die eine Kondensatorenbatteris aus Kondensatoren gleicher Kapazität langsam
lädt,
die parallelgeschaltet sind und sich während des Blitzes äußerst rasch über die
Blitzlampe entladen. Diese Kondensatoren sind durch in Reihe geschaltete Induktivitäten
gleichen Induktivitätswertes voneinander getrennt und bilden somit eine Reihe, in
der sich die Entladungswelle von einem Kondensator zum nächsten fortpflanzt, Dadurch
wird der die Blitzlampe durchlaufende Stromimpuls verlängert; Dieser Stromimpuls
erhält somit die Form einer Rechteckwelle, d.h. während nahezu seiner gesamten Dauer
behält die Stromstärke ihren Höchstwert bei. Die Dauer dieses Impulses ist also
eine Funktion der spezifischen Eigenschaften der Reihenhintereinanderschaltung.
-
Es ist jedoch zumindest bei bestimmten Lasern, z*B. den unter Relaxation
arbeitenden Yttrium-liuininium-Granat-Lasern, unnötig kostspielig, in die Blitzlampe
während der gesamten Pumpzeit die Höchststromstärke einzuspeisen, die eigentlich
nur bei Pumpbeginn notwendig ist.
-
Dieser Nachteil wird durch die Erfindung ausgeschaltet.
-
Ziel der Erfindung ist ein verbessertes Energieversorgungsgerät für
Entladungslampen, sowie eine Verbesserung-des optischen Pumpens eines Lasers durch
Verwendung einer von einem derartigen Gerät gespeisten Entladungslampe. Das Gerät
hat eine Gleichstromquelle zum langsamen Laden von parallel geschalteten Kondensatoren,
zwischen die Induktivitäten in Reihe geschaltet t sind. Es zeichnet sich insbesondere
dadurch aus, daB es aus zweig solchen Reihen parallel geschalteter und durch in
Reihe geschaltete Induktivitäten getrennter Kondensatoren besteht, von denen die
erste Reihe auf höhere Spannung aufgeladen ist und eine kürzere Eigenimpulsdauer
hat als die zweite, und die beide zur Lampe derart über eine Verbindungseinrichtung
parallel geschaltet sind, daß die Entladung der einen Reihe in die andere verhindert
und die Entladung der zweiten Reihe der Entladung
der ersten Reihe
durch die Lampe zeitlich nachgeordnet ist.
-
Die Verbindungseinrichtungen bestehen vorteilhafterweise aus zwei
Dioden, die jeweils mit einer der Reihen und der Lampe in Reihe und zwischen die
jewe-ilige Reihe und die Lampe eingeschaltet sind.
-
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise
dargestellt, und zwar zeigen Fig. 1 die Schaltung eines Energieversorgungsgeräts
gemäß der Erfindung, und Fig. 2 eine graphische Darstellung der von dem erfindungsgemäßen
Gerät gelieferten Impulse mit als Ordinate aufgetragener Stromstärke und als Abszisse
aufgetragener Zeit.
-
Fig. 1 zeigt eine Blitzlampe 1 zum Pumpen eines (nicht dargestellten
Yttrium-Aluminium-Granat-Stabes, der das aktive, lichtverstärkende Material eines
mit Verzögerung arbeitenden Lasers bildet.
-
Eine als Unterbrecher ausgebildete Schalter-Einheit 2 bewirkt eine
äußerst schnelle Entladung von Kondensatoren 101, 103, 105 und 107 gleicher Kapazität
C, die durch eine eine Spannung von +1200 V liefernde Gleichstromquelle 100 langsam
parallel ge-i laden werden, in die Lampe 1, sowie von Kondensatoren 201, 203, 205,
207, 209 und 211 gleicher Kapazität C2, die durch eine eine Spannung von + 180 V
liefernde Gleichstromquelle 200 langsam parallel geladen werden, und zwar ebenfalls
in die Lampe 1.
-
Die Kondensatoren der Kapazität C bilden mit Spulen 102, 104, 106
und 108 gleicher Induktivität L1 eine erste Fortpflanzungsreihe,- und die Kondensatoren
der Kapazität C2 mit Spulen t202, 204, 206, 208, 210 und 212 gleicher Induktanz
L2 eine zweite
Reihe. Zwei Dioden 120 und 220 sind in Reihe mit
der ersten und zweiten Reihe geschaltet. Sie verhindern bei jedem beliebigen Ladezustand
die Entladung der ersten Reihe in die zweite.
-
Wenn beide Reihen geladen sind und der Schalter 2 geschlossen wird,
entlädt sich zuerst die erste Reihe über die Lampe 1. In Fig. 2 zeigt die Kurve
130 die Form des entsprechenden Stromimpulses.
-
Ist die an den Klemmen dieser Lampe liegende Spannung aus reichend
abgefallen, entlädt sich die zweite Reihe. Die entsprechende Impulsform ist in Kurve
230 dargestellt. Durch die -Entladung der ersten Reihe ist eine Initialpumpung des
Granatstabs gewährleistet, d.h. dessen Verstärkereigenschaften können sich entwickeln,
und durch die Entladung der zweiten Reihe werden diese.Eigenschaften für eine ausreichend
lange Zeitdauer aufrechterhalten. Dadurch ergibt sich eine beträchtliche Energie
ersparnis gegenüber einem einzigen Rechteckimpuls, der die Impulsamplitude der Kurve
130 und eine Impulsdauer hat, die gleich der zusammengezogerien Impulsdauer nach
Kurve 130 und Kurvd 230 ist.
-
Die Spannung der Quellen 100 und 200 ist in Abhängigkeit von den
jeweiligen technischen Voraussetzungen gewählt, ebenso wie die Anzahl n der Kondensatoren
jeder Reihe und die Werte der Kapazitäten und der Induktivitäten. Diese Größen sind
durch die bekannten Formeln für die Impedanz einer Reihe bestimmt:
tmd deren Entladungadauer
Hat die Blitzlampe eine Impedanz von 2 Ohm, so erhielt man eine Dauer von 96 Mikrosekunden
für den ersten Impuls und eine Dauer von 480 Mikrosekunden für den zweiten Impuls.
wenn man
folgende Werte zugrundelegt : C1 = 6 µF L1 = 24/tH C2 =
2OftF L2 = 80 µH.
-
-Es ist auch möglich, wenn nicht sogar vorteilhaft, die Dioden 120
und 220 durch elektronische Schalter zu ersetzen, die zu den geeigneten Zeitpunkten
schaltbar sind.