Przedmiotem wynalazku jest sposób i uklad stabilizacji mocy wyjsciowej lasera gazowego, zwlaszcza lasera na dwutlenku wegla, o srednicy rury wyladowczej bliskiej 10 mm.Stan techniki. Z publikacji: Zelenov A.A., Rajchman B.A., Semenov E.P.:Stabilizacija mo5c- nosti izlucenija lazera LG-23, Optiko-mech. Promyslennost, 1974 ZSRR, No. 6, ss. 68-69, znany jest sposób stabilizacji mocy wyjsciowej lasera gazowego za pomoca lampy elektronowej. Realizo¬ wany jest on w oparciu o wykorzystanie zmian napiecia miedzy siatka a katoda lampy, która sie wlacza w obwóofzasilania rury laserowej. Miedzy katode a siatke lampy wlacza sie potencjometr, na którym powstaje sygnal ujemnego sprzezenia zwrotnego.Sposób ten moze byc zrealizowany w nastepujacym ukladzie. Szeregowo z rura wyladowcza lasera polaczony jest wysokonapieciowy zasilacz, rezystor i pentoda wlaczona od strony katody rury wyladowczej oraz potencjometr, wlaczony takze miedzy katode a siatke pentody. Pomiedzy suwak potencjometru a jeden z jego zacisków jest wlaczone zródlo stabilizowanego napiecia stalego.W czasie pracy lasera na rezystorze powstaje spadek napiecia, okreslajacy jednoczesnie ujemny potencjal siatki wzgledem katody lampy.Przypadkowa zmiana pradu wyladowania powo¬ duje zmiane wartosci spadku napiecia na rezystorze, co prowadzi do takiej zmiany rezystancji wyjsciowej lampy, ze prad w obwodzie zasilania lasera pozostaje niezmieniony. Podawane na potencjometr stabilizowane napiecie stale ustala odpowiednie warunki pracy pentody. Sposób ten pozwala na wyeliminowanie tylko jednego czynnika, tojest fluktuacji pradu wyladowania. Niejest przy jego pomocy mozliwe wyeliminowanie innych czynników destabilizujacych, takich jak np. fluktuacje cisnienia gazu w rurze.Z publikacji: Michalski W., Nowicki R., Plinski E.: Szumy, fluktuacje i stabilizacja mocy lasera CO2, Elektronika, 1977, nr 7-8, str. 303-305, znany jest sposób stabilizacji mocy wyjsciowej lasera polegajacy na tym, ze szeregowo w obwód jego zasilania wlacza sie lampe elektronowa i utrzymuje mozliwie staly potencjal jej katody. Sygnal bledu wytwarza sie w ukladzie porównuja¬ cym, zasilanym z detektora promieniowania i zródla napiecia odniesienia. Sygnal ten podaje sie na siatke lampy, co zmienia prad w obwodzie zasilania lasera i prowadzi do stabilizacji jego mocy. W rozwiazaniu tym wykorzystuje sie zaleznosc mocy wyjsciowej lasera od pradu wyladowania,2 122 879 dobierajac punkt pracy lasera albo na wznoszacej sie albo opadajacej czesci charakterystyki statycznej lasera.Uklad do realizacji opisanego sposobu przedstawia sie nastepujaco. Szeregowo w obwód zasilania rury laserowej wlaczony jest rezystor, zasilacz i od strony katody rury — lampa elektro¬ nowa. Na drodze wiazki lasera umieszczona jest plytka dzielaca, powodujaca niewielkie odbicie tej wiazki i skierowanie jej do detektora promieniowania. Detektor promieniowania polaczony jest z jednym z wejsc ukladu porównujacego, do drugiego wejscia tego ukladu przylaczone jest zródlo napiecia odniesienia. Wyjscie ukladu porównujacego polaczone jest poprzez przedwzmacniacz z wzmacniaczem, którego wyjscie przylaczone jest do siatki lampy elektronowej.Sposób ten pozwala na wyeliminowanie podstawowych czynników destabilizujacych, takich jak fluktuacja pradu, cisnienia gazu w rurze czy przestrajanie cieplne rezonatora laserowego.Stabilizacja mozliwa tu jest w zakresie wiekszych pradów wyladowania, w którym fluktuacje mocy sa znacznie wieksze i w zwiazku z tym wymagana jest duza dynamika ukladu stabilizacji. W zakresie tym istnieje takze duza bezwladnosc zmian mocy wyjsciowej lasera wskutek zmian jego pradu wyladowania. W rezultacie w sposobie tym istnieje mozliwosc ustania stabilizacji wskutek wypadniecia z zakresu stabilizacji.Istota wynalazku. Wynalazek dotyczy sposobu stabilizacji mocy wyjsciowej lasera gazowego za pomoca lampy elektronowej wlaczonej szeregowo w obwód zasilania lasera, w którym to sposobie wytwarza sie sygnal bledu w ukladzie zasilanym z detektora promieniowania. Istota wynalazku polega na tym, ze wytwarza sie sygnal ujemnego sprzezenia zwrotnego pradu lasera i porównuje sie z sygnalem bledu, przy czym utrzymuje sie staly potencjal siatki lampy.Wynalazek dotyczy ponadto ukladu stabilizacji mocy wyjsciowej lasera gazowego, zawieraja¬ cego lampe elektronowa wlaczona szeregowo w obwód zasilania lasera oraz uklad sprzezony z wiazka laserowa. Istota wynalazku polega na tym, ze uklad ma czlon regulacji zbudowany w oparciu o co najmniej jeden tranzystor, przy czym wyjscie tego czlonu polaczone jest z katoda lampy elektronowej, jedno z wejsc stanowi porównujacy rezystor przylaczony do masy ukladu, zas drugie wejscie jest polaczone z wyjsciem ukladu wytwarzajacego sygnal bledu. Drugie wejscie czlonu regulacji jak i tez siatka lampy elektronowej polaczone sa z tym samym zródlem napiecia stalego.Sposób i uklad wedlug wynalazku przeznaczone sa zwlaszcza dla stabilizacji mocy wyjsciowej laserów CO2 o srednicach wewnetrznych rur mniejszych od 10 mm, przede wyszystkim dlatego, ze umozliwiaja automatyczna stabilizacje mocy wyjsciowej w oparciu o wykorzystanie przedniego zbocza charakterystyki statycznej lasera. Uzyskanie stabilnego wyladowania w zakresie pradów mniejszych lub bliskich wartosci optymalnej jest bardzo trudne i wymaga stosowania zasilaczy na wysokie napiecie i wlaczania w szereg z rura laserowa duzych rezystancji. Wytwarzanie sygnalu ujemnego sprzezenia zwrotnego, zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku, umozliwia prace przy pradach lasera mniejszych od wartosci optymalnej, to znaczy na przednim zboczu charakterystyki statycznej lasera. Zapewnia to zmniejszenie fluktuacji mocy wyjsciowej lasera, które maja charak¬ ter stosunkowo powolnych kilkuprocentowych w kilkunastominutowych odcinkach czasu zmian wartosci sredniej mocy lasera.Polaczenie tego sprzezenia zwrotnego ze sprzezeniem zwrotnym poprzez wiazke lasera, co ma miejsce w wynalazku, powoduje dalsze zmniejszenie zmian w czasie wartosci sredniej mocy wyjsciowej lasera. W rezultacie uzyskuje sie stabilizacje mocy co najmniej ±0,2%/20 minut, co bylo niemozliwe do osiagniecia znanymi sposobami w znanych ukladach. Dzieki temu stala sie mozliwa skuteczna stabilizacja mocy wyjsciowej laserów CO2 o malych srednicach rur, mniejszych nawet od 10 mm.Objasnienie rysunku. Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania, którym jest uklad realizujacy sposób wedlug wynalazkuijest zilustrowany rysunkiem przedstawia¬ jacym ideowp-blokowy schemat ukladu.Przyklad realizacji. Przykladowe rozwiazanie ukladu zgodnego z wynalazkiem przedstawia sie nastepujaco. Wysokonapieciowy zasilacz 1 polaczonyjest poprzez rezystor 2 z anoda wyladowczej rury 3 lasera CO2, której katoda polaczona jest z anoda pentody 4, pracujacej jako trioda. Wiazka laserowa WL pada na dzielaca plytke 5, która odbija czesc wiazki WL do detektora 6 podczerwieni, polaczonego swym elektrycznym wyjsciem z jednym z wejsc homodynowego nanowoltomierza 7.122879 3 Drugie wejscie nanowoltomierza 7 polaczonejest z wyjsciem detektora 8 promieniowania z zakresu widzialnego, który jest zasilany z oswietlacza 9. Na drodze odbitej wiazki laserowej OWL i wiazki odniesienia WO, wysylanej przez oswietlacz 9, znajduje sie obrzeznie perforowana tarcza 10, sprzezona z silnikiem 11. Stalopradowe wyjscie nanowoltomierza 7 polaczone jest poprzez wyla¬ cznik 12 z wzmacniaczem 13 zbudowanym na tranzystorze 14. Wejscie wzmacniacza 13 polaczone jest poprzez rezystor 15 z baza tranzystora 14 i zarazem z suwakiem potencjometru 16, wlaczonym miedzy mase ukladu a baze tranzystora 14. Emiter tranzystora 14 polaczony jest poprzez rezystor 17 z masa ukladu. Kolektor tranzystora 14 polaczony jest poprzez rezystor 18 z zasilaczem 19 stabilizowanego napiecia stalego oraz poprzez rezystor 20 z wyjsciem wzmacniacza 13. Zasilacz 19 przylaczony jest ponadto do pierwszej siatki pentody 4 poprzez rezystor 21. Katoda pentody 4 polaczona jest z kolektorami tranzystorów 22 i 23 pracujacych w ukladzie Darlingtona. Emiter tranzystora 22 polaczony jest poprzez porównujacy rezystor 24 z masa ukladu i zarazem poprzez rezystor 25 z emiterem tranzystora 23 i równoczesnie z baza tranzystora 22. Wyjscie wzmacniacza 13 polaczone jest baza tranzystora 23.W opisanym ukladzie sposób wedlug wynalazku realizowany jest nastepujaco. W obwodzie zasilania lasera zlozonego z zasilacza 1, rezystora 2, laserowej rury 3, pentody 4 i ukladu Darling¬ tona oraz rezystora 24 nastepuje stabilizacja pradu wyladowania lasera. Stabilizacja ta zachodzi wskutek tego, ze na porównujacym rezystorze 24 powstaje sygnal ujemnego sprzezenia zwrotnego, a potencjal bazy tranzystora 23jest uzalezniony od napiecia odniesienia z zasilacza 19. Rezystor 25 okresla warunki pracy tranzystora 23. Potencjal bazy tranzystora 23 jest takze uzalezniony od wzmocnionego sygnalu bledu wytwarzanego w zewnetrznej petli sprzezenia zwrotnego, utworzonej z dzielacej plytki 5, detektora 6 podczerwieni, nanowoltomierza 7, wylacznika 12, i wzmacniacza 13 zasilanego z zasilacza 19. Potencjal siatki pentody 4 jest utrzymywany na stalym poziomie dzieki przylaczeniu do zasilacza 19. Wskutek skojarzenia obu sprzezen zwrotnych, wewnetrznego i zewnetrznego i stalego poziomu napiecia siatki pentody 4, katoda lampy ma zmienny potencjal okreslony sygnalami pochodzacymi z obu petli, co powoduje taka zmiane rezystancji wyjsciowej pentody 4, a wiec i wartosci sredniej pradu lasera, która zapewnia staly poziom mocy wyjsciowej lasera. Mala stala czasowa petli wewnetrznej sprzezenia pradowego powoduje zmniejszenie szyb¬ kich, kilkusekundowych zmian mocy, zas znacznie od niej wieksza stala czasowa zewnetrznej petli sprzezenia zwrotnego, poprzez laserowa wiazke WL, zapewnia stabilizacje wolniejszych, kilkuna- stosekundowych zmian mocy wyjsciowej. Zastosowane czoperowanie odbitej wiazki laserowej OWL umozliwia zmniejszenie wplywu szumów wlasnych detektora 6 podczerwieni na prace ukladu stabilizacji. W homodynowym nanowoltomierzu 7 nastepuje detekcja synchroniczna i wstepne wzmocnienie sygnalu proporcjonalnego do chwilowej wartosci mocy lasera.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób stabilizacji mocy wyjsciowej lasera gazowego za pomoca lampy elektronowej wlaczonej szeregowo w obwód zasilania lasera, w którym to sposobie wytwarza sie sygnal bledu w ukladzie zasilanym z detektora promieniowania, znamienny tym, ze wytwarza sygnal ujemnego sprzezenia zwrotnego pradu lasera i porównuje sie z sygnalem bledu, przy czym utrzymuje sie staly potencjal siatki lampy. 2. Uklad stabilizacji mocy wyjsciowej lasera gazowego, zawierajacy lampe elektronowa wla¬ czona szeregowo w obwód zasilania lasera oraz uklad sprzezony z wiazka laserowa, znamienny tym, ze uklad ma czlon regulacji zbudowany w oparciu o co najmniej jeden tranzystor (22) przy czym wyjscie tego czlonu polaczone jest z katoda elektronowej lampy (4), jedno z wejsc stanowi porównujacy rezystor (24) przylaczony do masy ukladu, zas drugie wejscie jest polaczone z wyjsciem ukladu (7) wytwarzajacego sygnal bledu, przy czym to drugie wejscie czlonu regulacji jak i tez siatka lampy (4) polaczone sa z tym samym zródlem (19) napiecia stalego.122879 Pracownia Poligraficzna UPPRL. Naklad 120 egz.Cena 100 zl PL