RU14752U1

RU14752U1 - METAL PAIR LASERS EXCITATION SCHEME

Info

Publication number: RU14752U1
Application number: RU2000105172/20U
Authority: RU
Inventors: В.В. Татур
Original assignee: Институт оптического мониторинга СО РАН
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2000-08-20

Abstract

Схема возбуждения лазера на парах металлов, содержащая выпрямитель и фильтр, последовательно включенную к ним зарядную индуктивность, а также диод, катод которого соединен с зарядной индуктивностью, накопительный конденсатор, коммутатор, схему запуска коммутатора и газоразрядную трубку, отличающаяся тем, что схема дополнительно снабжена n-секционным высокочастотным импульсным трансформатором, а выпрямитель, фильтр, зарядный диод, накопительный конденсатор, коммутатор, в качестве которого используется транзистор, являются низковольтными, причем зарядный диод, к аноду которого подключен, соединенный с общей шиной, накопительный конденсатор, и транзистор образуют модуль, повторяющийся n раз, при этом катоды зарядных диодов соединены между собой, а затворы каждого транзистора подключены к единой схеме запуска, а первичные обмотки n-секционного трансформатора одним выводом соединены с анодами зарядных диодов, тогда как вторым выводом они соединены со стоками транзисторов, входящих в соответствующий модуль, вторичные же обмотки n-секционного трансформатора соединены между собой последовательно и далее подключены к электродам газоразрядной трубки.A metal vapor laser excitation circuit comprising a rectifier and a filter, a charging inductance connected in series to them, and a diode whose cathode is connected to a charging inductance, a storage capacitor, a switch, a switch trigger circuit and a gas discharge tube, characterized in that the circuit is further provided with n section high-frequency pulse transformer, and the rectifier, filter, charging diode, storage capacitor, switch, which is used as a transistor, are low-voltage and, moreover, the charging diode, to the anode of which is connected, connected to a common bus, the storage capacitor, and the transistor form a module that repeats n times, while the cathodes of the charging diodes are interconnected, and the gates of each transistor are connected to a single starting circuit, and the primary windings The n-section transformer is connected to the anodes of the charging diodes with one terminal, while the second terminal is connected to the drains of the transistors included in the corresponding module, while the secondary windings of the n-section transformer are connected between are sequentially and further connected to the electrodes of the gas discharge tube.

Description

Схема возбуждения лазеров на парах металлов.Excitation scheme of metal vapor lasers.

Полезная модель относится к квантовой электроннке и может быть использована в качестве схемы возбуждения лазеров на парах металлов.The utility model relates to a quantum electron electron and can be used as an excitation circuit for metal vapor lasers.

Известны схемы возбуждения лазеров на парах металлов (И.М. Батенин.В.В. Бучанов и др. Лазеры на самоограниченных переходах атомов металлов. - М. Научная книга . 1998. Стр.86.).Known schemes for the excitation of metal vapor lasers (IM Batenin. VV. Buchanov and others. Lasers on self-limited transitions of metal atoms. - M. Scientific book. 1998. P. 86.).

Для получения лазерного излучения в газоразрядных трубках на электроды этих трубок необходимо подавать короткие по времени (0,05 - 0,5 мкс) и высоковольтные (5 - 15 кВ ) импульсы. Во всех известных схемах возбуждения лазеров на парах металлов используется единый принцип : повышение сетевого напряжения, выпрямление и получение постоянного высоковольтного напряжения, далее с помощью высоковольтного коммутатора получают высоковольтный импульс. Все элементы схем получаются высоковольтными, в качестве коммутатора используются импульсные тиратроны.To obtain laser radiation in gas discharge tubes, it is necessary to apply short-time (0.05 - 0.5 μs) and high-voltage (5 - 15 kV) pulses to the electrodes of these tubes. In all known schemes for exciting metal vapor lasers, a single principle is used: increasing the mains voltage, rectifying and obtaining a constant high-voltage voltage, then a high-voltage pulse is obtained using a high-voltage switch. All circuit elements are obtained high-voltage, pulsed thyratrons are used as a switch.

Недостатком данных схем является их низкая надежность, большие габариты и высокая стоимость.The disadvantage of these schemes is their low reliability, large dimensions and high cost.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемой полезной модели по совокупности существенных признаков является схема возбуждения лазеров на парах металлов (А.Н. Солдатов, В.И. Соломонов Газоразрядные лазеры на самоограниченных переходах в парах металлов. Новосибирск. Наука. 1985. Стр.23, рис.1.4а).The closest device of the same purpose to the claimed utility model in terms of essential features is the excitation scheme of metal vapor lasers (A.N. Soldatov, V.I.Solomonov Gas-discharge lasers at self-limited transitions in metal vapors. Novosibirsk. Science. 1985. Pages. 23, Fig. 1.4a).

Схема содержит трансформатор, повыщающий напряжение, высоковольтный выпрямитель, высоковольтный фильтр, высоковольтный зарядный диод, высоковольтный накопительный конденсатор, щунтирующую индуктивность, коммутатор, в. качестве которого служит тиратрон, схему запуска коммутатора и газоразрядную трубку.The circuit contains a transformer, voltage boost, high voltage rectifier, high voltage filter, high voltage charging diode, high voltage storage capacitor, shunt inductance, switch, c. the quality of which is a thyratron, a switch start-up circuit and a gas discharge tube.

Недостатком этой схемы является низкая надежность (срок службы большинства тиратронов по паспорту 500 часов), большие габариты и масса за счет трансформатора повышающего сетевое напряжение и высокая стоимость тиратрона и трансформатора.The disadvantage of this scheme is low reliability (the life of most thyratrons according to the passport is 500 hours), large dimensions and weight due to a transformer that increases the mains voltage and the high cost of the thyratron and transformer.

Задачей, на решение которой направлено данное техническое решение, является повышение надежности, уменьшение массы и габаритов, а так же понижение стоимости схемы возбуждения лазеров на парах металлов.The task to which this technical solution is directed is to increase reliability, reduce mass and dimensions, as well as lower the cost of the excitation circuit of metal vapor lasers.

Предлагаемая схема возбуждения лазеров на парах металлов, так же как и прототип, содержит параллельно соединенные, выпрямитель и фильтр. Последовательно включенную к ним зарядную индуктивность, а так же зарядный диод, катод которого соединен с зарядной индуктивностью, накопительный конденсатор, коммутатор, схему запуска коммутатора и газоразрядную трубку.The proposed excitation scheme of metal vapor lasers, as well as the prototype, contains in parallel connected, a rectifier and a filter. A charging inductance connected in series to them, as well as a charging diode, the cathode of which is connected to the charging inductance, a storage capacitor, a switch, a switch starting circuit and a gas discharge tube.

HOI S3/99 HOI S3 / 99

Особенность заключается в том, что выпрямитель, фильтр, зарядный диод, накопительный конденсатор и коммутатор являются низковольтными. К аноду зарядного диода подключен накопительный конденсатор, второй вывод которого соединен с общей шиной. В качестве коммутатора используют транзистор, исток которого соединен с общей щиной. Зарядный диод, накопительный конденсатор и транзистор образуют, повторяющийся п - раз, модуль. При этом катоды зарядных диодов соединены между собой, а затворы каждого транзистора подключены к схеме запуска, тогда как сток транзистора соединен со вторым выводом первичной обмотки дополнительно введенного п- секционного трансформатора, первый вывод первичной обмотки которого подключен к аноду зарядного диода, вторичные же обмотки секций трансформатора соединены между собой последовательно и подключены к газоразрядной трубке.The peculiarity is that the rectifier, filter, charging diode, storage capacitor and switch are low voltage. A storage capacitor is connected to the anode of the charging diode, the second terminal of which is connected to a common bus. A transistor is used as a switch, the source of which is connected to a common busbar. The charging diode, the storage capacitor and the transistor form, repeating n - times, the module. In this case, the cathodes of the charging diodes are interconnected, and the gates of each transistor are connected to the starting circuit, while the drain of the transistor is connected to the second terminal of the primary winding of the additionally introduced p-section transformer, the first terminal of the primary winding of which is connected to the anode of the charging diode, the secondary windings of the sections transformers are interconnected in series and connected to a gas discharge tube.

Предлагаемая схема возбуждения лазеров на парах металлов позволяет увеличить надежность работы за счет использования в качестве коммутирующего элемента транзистор, срок службы которого значительно выше чем у тиратронов. За счет исключения трансформатора, повышающего сетевое напряжение, уменьшаются габариты и масса, а так же понижается стоимость всего прибора.The proposed scheme for the excitation of metal vapor lasers can increase the reliability due to the use of a transistor as a switching element, whose service life is much higher than that of thyratrons. By eliminating the transformer, which increases the mains voltage, the dimensions and weight are reduced, and the cost of the entire device is also reduced.

В результате анализа уровня техники и сравнительного анализа с прототипом, была выявлена совокупность существенных признаков устройства, изложенных в формуле полезной модели в отличительной части, которые не совпадают с известными ранее устройствами, следовательно, заявляемая полезная модель соответствует условию «новизна.As a result of the analysis of the prior art and the comparative analysis with the prototype, a set of essential features of the device set forth in the utility model formula in the distinguishing part that do not coincide with previously known devices was revealed, therefore, the claimed utility model meets the condition of "novelty."

Па фиг. 1 изображена функциональная схема возбуждения лазеров на парах металлов; на фиг.2 - временная диаграмма работы схемы.Pa fig. 1 shows a functional diagram of the excitation of metal vapor lasers; figure 2 is a timing diagram of the circuit.

Схема возбуждения лазеров на парах металлов ( фиг. 1) содержит выпрямитель 1, фильтр 2, зарядную индуктивность 3, подключенную к катоду зарядного диода 4 первого модуля и катодам зарядных диодов всех последующих модулей. К анодам каждого из диодов, входящих в модули 1... п, подключен заземленный одним концом накопительный конденсатор 5.1....5.П и первичные обмотки импульсных трансформаторов 6.1...6.П, второй вывод первичных обмоток импульсных трансформаторов подключены к стокам транзисторов 7.1...7.п,истоки этих транзисторов подключены к общей шине. Их затворы - к выходу схемы запуска 8. Вторичные обмотки импульсных трансформаторов 6.1...6.П соединены между собой последовательно и далее подключены к электродам газоразрядной трубки 9.The excitation circuit of metal vapor lasers (Fig. 1) contains a rectifier 1, a filter 2, a charging inductance 3 connected to the cathode of the charging diode 4 of the first module and the cathodes of the charging diodes of all subsequent modules. The storage capacitor 5.1 .... 5.P and the primary windings of pulse transformers 6.1 ... 6.P and the second output of the primary windings of pulse transformers are connected to the anodes of each of the diodes included in modules 1 ... p, connected to one end the drains of transistors 7.1 ... 7.p, the sources of these transistors are connected to a common bus. Their gates - to the output of the start-up circuit 8. Secondary windings of pulse transformers 6.1 ... 6.P are interconnected in series and then connected to the electrodes of the gas discharge tube 9.

Схема возбуждения лазеров на парах металлов работает следующим образом. Табота схемы иллюстрируется временной диаграммой напряжений для различных точек схемы (фиг. 2).The excitation circuit of metal vapor lasers works as follows. The circuit tabot is illustrated by a temporary voltage diagram for various points of the circuit (Fig. 2).

накопительных конденсаторов 5.1...5 .п до двойного напряжения U6 (эпюра б). После полного заряда накопительных конденсаторов со схемы запуска коммутаторов 8 на затворы транзисторов 7.1...7.П поступает запускающий сигнал, транзисторы открываются и происходит полный разряд накопительных конденсаторов 5.1...4.П через первичные обмотки импульсных трансформаторов 6.1...6.П и транзисторы 7.1...7.П к моменту времени t2 (напряжение Uc на стоках транзисторов показаны на эпюрах с). На вторичных обмотках импульсных трансформаторов 6.1...6.П в течении времени tl -t2 формируются короткие импульсы, при последовательном соединение выходных обмоток импульсных трансформаторов получим на выходе короткий высоковольтный импульс Ud необходимый для возбуждения газоразрядной трубки 9 (эпюра напряжений d).storage capacitors 5.1 ... 5 .p to a double voltage U6 (diagram b). After the storage capacitors are fully charged from the starting circuit of the switches 8 to the gates of the transistors 7.1 ... 7.P, a trigger signal is received, the transistors open and the storage capacitors 5.1 ... 4.P are completely discharged through the primary windings of the pulse transformers 6.1 ... 6. P and transistors 7.1 ... 7.P by time t2 (voltage Uc at the drains of transistors is shown in diagrams c). Short pulses are formed on the secondary windings of pulse transformers 6.1 ... 6.P during the time tl -t2, when the output windings of pulse transformers are connected in series, we get at the output a short high-voltage pulse Ud necessary to excite the gas discharge tube 9 (voltage diagram d).

Далее процессы повторяются, к моменту времени t3 схема готова к генерации следующего импульса.Then the processes are repeated, by the time t3 the circuit is ready to generate the next pulse.

Claims

A metal vapor laser excitation circuit comprising a rectifier and a filter, a charging inductance connected in series to them, and a diode whose cathode is connected to a charging inductance, a storage capacitor, a switch, a switch trigger circuit and a gas discharge tube, characterized in that the circuit is further provided with n section high-frequency pulse transformer, and the rectifier, filter, charging diode, storage capacitor, switch, which is used as a transistor, are low-voltage and, moreover, the charging diode, to the anode of which is connected, connected to a common bus, the storage capacitor, and the transistor form a module that repeats n times, while the cathodes of the charging diodes are interconnected, and the gates of each transistor are connected to a single starting circuit, and the primary windings The n-section transformer is connected to the anodes of the charging diodes with one terminal, while the second terminal is connected to the drains of the transistors included in the corresponding module, while the secondary windings of the n-section transformer are connected between are sequentially and further connected to the electrodes of the gas discharge tube.