PL104425B1 - Uklad stabilizacji mocy promieniowania wyjsciowego laserow gazowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest uklad stabilizacji mocy promieniowania wyjsciowego laserów gazowych.

Znanym ukladem stabilizacji jednego z laserów gazowych (lasera He-Ne) jest uklad przedstawiony w pracy R. Nowicki, Elektronika 16 132 (1975) Nr 3 „Uklad stabilizacji mocy wyjsciowej laserów He-Ne". W znanym ukladzie do lasera podlaczone sa rezystory dodatkowe, szeregowo z nimi zasilacz pradu stalego oraz uklad wykonawczy umozliwiajacy zmiane wartosci pradu stalego plynacego przez rure laserowa. Uklad ten równoczesnie polaczony jest z katoda lasera. Promieniowanie lasera pada na plytke swiatlodzielaca powodujaca podzial wiazki promieniowania na dwie czesci, czesc padajaca na detektor fotoelektryczny i czesc robocza wiazki. Detektor wlaczony jest w jedno z ramion mostka pradu stalego, a do drugiego ramiona wlaczony jest uklad umozliwiajacy wprowadzenie sygnalu wzorcowego. Mostek jest ukladem porównawczym, poniewaz umozliwia porównanie sygnalu z fotodetektora z sygnalem wzorcowym, natomiast sygnal bledu uzyskuje sie na przekatnej mostka. Pomiedzy przekatna mostka wlaczony jest wzmacniacz pradu stalego, który nastepnie jest polaczony z ukladem wykonawczym.

Zasada dzialania ukladu polega na tym, ze dla pewnej wartosci mocy wyjsciowej lasera ustawia sie taki sygnal wzorcowy w jednym z ramion mostka, zeby po porównaniu z sygnalem pochodzacym z fotodetektora « oswietlonego czescia wiazki promieniowania lasera sygnal bledu byl równy zero. Zmiana mocy wyjsciowej lasera z jakiegokolwiek powodu prowadzi do wzrostu lub zmniejszenia sygnalu z fotodetektora. Po porównaniu z sygnalem wzorcowym uzyskuje sie wtedy dodatni lub ujemny sygnal bledu. Sygnal ten zostaje podany na uklad wykonawczy co powoduje zwiekszenie lub zmniejszenie wartosci pradu stalego plynacego przez rure laserowa. Todzialanie prowadzi do takiej zmiany mocy wyjsciowej lasera, aby sygnal bledu byl zerowy.

Niedogodnosc techniczna znanego ukladu stabilizacji mocy wyjsciowej promieniowania lasera He-Ne polega na tym, ze w ukladzie jako czujnik zmian mocy wyjsciowej lasera stosowany jest detektor fotoelektryczny. Stosowanie detektora wiaze sie z koniecznoscia rozdzialu wiazki promieniowania lasera na dwie czesci, czesc robocza i czesc padajaca na detektor. Dlatego konieczne jest stosowanie plytki swiatlodzielacej.2 104 425 Rozdzial wiazki wiaze sie ze stratami mocy uzytecznej lasera. Szczególnie jest to wazny problem dla laserów duzej mocy np. laserów C02 gdzie straty te dochodza do okolo 30% mocy wyjsciowej promieniowania lasera.

Wynalazek dotyczy ukladu skladajacego sie z lasera zasilanego z zasilacza pradu stalego, w szereg z którym wlaczone sa rezystory dodatkowe, ukladu modulujacego powodujacego nalozenie na skladowa stala pradu plynacego przez rure scisle okreslonej wartosci zmiennej o róznej czestotliwosci sterowanego z polaczonego do ukladu generatora i ukladu wykonawczego dajacego mozliwosc zmiany wartosci pradu stalego plynacego przez rure laserowa.

Istota wynalazku polega na tym, ze pomiedzy elektrody lasera jest wlaczony dzielnik napieciowy, którego wyjscie jest polaczone z ukladem porównujacym. Równoczesnie do ukladu porównujacego dolaczone jest wyjscie ukladu realizujacego impednacje wzorcowa, a wyjscie ukladu porównujacego polaczone jest z wejsciem ukladu wykonawczego.

Napiecie zbierane pomiedzy anoda i katoda lasera a zawierajace informacje o zmienie impedancji rury laserowej zostaje podane poprzez dzielniki (powodujace podzial napiecia w okreslonym stosunku) i wzmacniacz róznicowy na uklad porównujacy majacy za zadanie porównanie aktualnie podanego sygnalu z sygnalem odpowiadajacym wartosci wzorcowej impedancji. Sygnal wzorcowy zostaje podany na uklad porównujacy z ukladu realizujacego okreslone wartosci wzorcowe impedancji. Uklad porównujacy polaczony jest z ukladem wykonawczym powodujacym zmiane wartosci pradu stalego plynacego przez rure, a tym samym zmiane mocy wyjsciowej.

Zasada dzialania ukladu polega na tym, ze przy okreslonej mocy wyjsciowej lasera przy zadanych warunkach, tzn. stalej wartosci pradu stalego plynacego przez rure laserowa, okreslonym cisnieniu, skladzie mieszanki, szybkosci przeplywu mieszanki itd. rura laserowa ma okreslona wartosc dynamiczna impedancji.

Wartosc tej impedancji ustawia sie na ukladzie realizujacym wzorcowe wielkosci impedancji rury laserowej. Przy takich warunkach do ukladu porównujacego dochodza dwa takie same sygnaly, a wiec ich porównanie daje sygnal bledu zerowy.Tym samym uklad wykonawczy sterowany takim sygnalem nie powoduje zmiany mocy lasera.

Jesli z powodu zmiany jakiegokolwiek z czynników zmieni sie moc wyjsciowa to równoczesnie zmieni sie wartosc napiecia zmier go pomiedzy elektrodami lasera (niosacego informacje o zmianie impedancji dynamicznej rury laserowej), podawanego na uklad porównujacy. Porównanie tego sygnalu ze stala wielkoscia wzorcowa powoduje pojawienie sie na wyjsciu ukladu porównujacego ujemnego lub dodatniego sygnalu bledu (odpowiednio gdy moc maleje lub wzrasta), który doprowadzony do ukladu wykonawczego powoduje taka zmiane wartosci stalej pradu plynacego przez rure laserowa, zeby nastapila taka zmiana mocy wyjsciowej lasera, aby na wyjsciu ukladu porównujacego znowu nastapil zerowy sygnal bledu.

W celu uzyskania dynamicznej wartosci impedancji rury laserowej, szeregowo w ukladzie zasilania wlaczony jest uklad modulujacy powodujacy nalozenie na wartosc pradu stalego plynaego przez rure laserowa okreslonej skladowej zmiennej. Powoduje to, ze punkt pracy lasera na charakterystyce napieciowo-pradowej oscyluje w zakresie zaleznym od wielkosci skladowej zmiennej pradu i dlatego uzyskujemy pomiedzy anoda i katoda lasera napiecie zmienne o okreslonej czestotliwosci, proporcjonalne do impedancji dynamicznej rury laserowej.

Korzysci techniczne wynikajace ze stosowania ukladu wedlug wynalazku polegaja na tym, ze jako czujnik zmian mocy wyjsciowej lasera jest stosowany czujnik wewnetrzny czyli zmiana impedancji dynamicznej rury laserowej. Prowadzi to do tego, ze mozna zrezygnowac w ukladzie z plytki swiatlodzielacej i detektora, co powoduje uproszczenie ukladu i pelne wykorzystanie mocy wyjsciowej lasera. Szczególnie jest to wazne przy laserach duzej mocy, gdzie oszczednosci na mocy lasera moga dochodzic do okolo 30%. Uklad taki zapewnia stabilizacje mocy wyjsciowej lasera na poziomie, który jest wystarczajacy do zastosowan przemyslowych laserów gazowych.

Przedmiot wynalazku jest objasniony w przykladzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat blokowy ukladu stabilizacji mocy promieniowania wyjsciowego laserów gazowych.

Uklad sklada sie z lasera 1, do którego anody dolaczona jest rezystancja szeregowa 2 polaczona z biegunem zasilacza 3 pradu stalego. Drugi biegun zasilacza 3, polaczony jest z masa ukladu, z która jest polaczony takze modulujacy uklad 4, do którego dolaczony jest generator 5. Wyjscie modulujacego ukladu 4 polaczone jest poprzez wykonawczy uklad 6 z katoda lasera. Pomiedzy anoda lasera i masa oraz katoda lasera i masa wlaczone sa napieciowe dzielniki 7 i 8, których wyjscia polaczone sa na wejscie róznicowego wzmacniacza 9. Wyjscie róznicowego wzmacniacza 9 polaczone jest z porównujacym ukladem 10, do którego dolaczony jest uklad 11 realizujacy wartosci wzorcowe impedancji. Wyjscie porównujacego ukladu 10 polaczone jest z wykonawczym czlonem 6.104 425 3

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Uklad stabilizacji mocy promieniowania wyjsciowego laserów gazowych skladajacy sie z zasilacza pradu stalego, z którym w szereg wlaczona jest rezystancja dodatkowa, ukladu modulujacego umozliwiajacego nalozenie na skladowa stala pradu plynacego przez rure laserowa okreslonej skladowej zmiennej ©czestotliwosci zaleznej od czestotliwosci generatora dolaczonego do tego ukladu i ukladu wykonawczego umozliwiajacego zmiane wartosci pradu stalego plynacego przez rure laserowa, znamienny tym, ze pomiedzy elektrody lasera (1) sa wlaczone napieciowe dzielniki (7 i 8), których wyjscia polaczone sa z porównujacym ukladem (10), do którego równoczesnie dolaczone jest wyjscie ukladu (11) realizujacego impedancje wzorcowa, a wyjscie porównujacego ukladu (10) polaczone jest z wejsciem wykonawczego ukladu (6). 8 9 10 11