Устройство возбуждения непрерывной генерации многокатодного газового лазера

 

(19)SU(11)1048970(13)A1(51)  МПК ⁵    _H03K3/53(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 27.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) УСТРОЙСТВО ВОЗБУЖДЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ГЕНЕРАЦИИ МНОГОКАТОДНОГО ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА

Изобретение относится к устройствам возбуждения лазерной генерации в большом объеме разрядной камеры многокатодного электроразрядного газового лазера. Известно устройство для возбуждения лазерной генерации, содержащее последовательно соединенные фазосдвигающее устройство и регулятор амплитуды, подключенные к каждому электроду электроразрядной камеры. Недостатком данного устройства является низкий коэффициент полезного действия, связанный с большими потерями мощности на активных токоограничительных элементах. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство возбуждения непрерывной генерации многокатодного газового лазера, содержащее соединенные последовательно повышающий трансформатор, регулируемый выпрямитель и n параллельно соединенных балластных резисторов, каждый из которых последовательно соединен с одним из n катодов разрядной камеры, общую анодную плату. Недостатком данного устройства является низкий коэффициент полезного действия из-за больших потерь мощности на балластных резисторах (≈ 1/3 мощности источника питания). Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия путем исключения активных потерь на токоограничивающих элементах. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве возбуждения непрерывной генерации многокатодного газового лазера, содержащем общую анодную плату с общей шиной и соединенные последовательно повышающий трансформатор и регулируемый выпрямитель, подключенный к входам преобразователя формы воздействующего напряжения, выходы которого соединены с n катодами, преобразователь формы воздействующего напряжения содержит дроссель, являющийся его первым входом, блок управления тиристорами, подключенный к управляющим электродам тиристоров, зарядные и разрядные тиристоры, емкостные накопители и две реактивные формирующие цепи, являющиеся выходами преобразователя формы воздействующего напряжения, причем емкостные накопители, последовательно соединенные с катодами соответствующих зарядных тиристоров, включены параллельно, общая точка соединения анодов зарядных тиристоров подсоединена к дросселю, общая точка соединения емкостных накопителей является вторым входом преобразователя формы воздействующего напряжения, точки соединения емкостных накопителей и катодов зарядных тиристоров подсоединены к анодам разрядных тиристоров, катоды которых попарно соединены с входами реактивных формирующих цепей, при этом n катодов образуют две группы, объединенные в шахматном порядке, каждая из которых подсоединена к соответствующему выходу преобразователя формы воздействующего напряжения. Сущность изобретения поясняется чертежом и заключается в том, что в разрядной камере осуществляется пространственная суперпозиция двух разрядных токов вида sin² ωt и sin²(ω t+ ), что позволяет осуществить непрерывное возбуждение генерации в многокатодном газовом лазере. Устройство содержит повышающий трансформатор 1, регулируемый выпрямитель 2, преобразователь 3 формы воздействующего напряжения, включающий в себя емкостные накопители 4₁-4₄, зарядные тиристоры 5₁-5₄, дроссель 6, разрядные тиристоры 7₁-7₄, блок управления тиристорами 8, две реактивные формирующие цепи 9₁, 9₂, n катодов 10, объединенных в шахматном порядке в 2 группы 11, 12, общую анодную плату 13 с общей шиной. Устройство работает следующим образом. Напряжение промышленной сети подается на повышающий трансформатор 1, выходной сигнал с которого подается на вход трехфазного мостового регулируемого выпрямителя 2. Коммутатор зарядного тока, состоящий из дросселя 6 и зарядных тиристоров 5₁-5₄, подключенный к выходу регулируемого выпрямителя 2, обеспечивает заряд емкостных накопителей 4₁-4₄ до удвоенного значения выпрямленного напряжения. Заряженный емкостной накопитель 4₁ при поступлении управляющего сигнала с блока управления тиристорами 8 на зарядный тиристор 5₁ разряжается в реактивную формирующую цепь 9₁, которая формирует импульсный сигнал вида sin² ωt, поступающий на катоды группы 11. Параметры реактивной формирующей цепи 9₁ выбраны таким образом, чтобы длительность импульса τ была меньше, чем минимально необходимое для образования дуги время, при заданных величинах напряженности электрического поля Е и давления газовой смеси Р в разрядной камере. Емкостной накопитель 4₃ заряжается через зарядный тиристор 5₃ со сдвигом по времени относительно емкостного накопителя 4₁, на величину τ/2 и в момент поступления управляющего сигнала разрядный тиристор 7₃выдает сигнал на вход реактивной формирующей цепи 9₂. Управляющий сигнал от блока управления тиристорами 8 на отпирание разрядного тиристора 7₃подается также со сдвигом по времени относительно сигнала на отпирание разрядного тиристора 7₁ на время τ/2. Реактивная формирующая цепь 9₂выдает импульсный сигнал вида sin² ωt на катоды группы 12. Аналогичным образом работает и вторая пара емкостных накопителей 4₂, 4₄, заряжаемых через дроссель 6 и зарядные тиристоры 5₂, 5₄ и выдающих сигнал на вход реактивных формирующих цепей 9₁, 9₂ при поступлении управляющего сигнала от блока управления тиристорами 8 на разрядные тиристоры 7₂, 7₄. Управляющие сигналы подаются на отпирание зарядных и разрядных тиристоров 5₂(5₄) и 7₂(7₄) со сдвигом по времени относительно сигналов на отпирание зарядных и разрядных тиристоров 5₃(5₁) и 7₃(7₁) на τ/2 соответственно. Применение предложенного устройства позволяет значительно увеличить коэффициент полезного действия лазера за счет отсутствия активных потерь на токоограничительных элементах устройства возбуждения непрерывной лазерной генерации. Эти потери в существующих типах лазеров составляют примерно 1/3 мощности источника питания, следовательно предложенное устройство позволяет увеличить КПД примерно в полтора раза.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ВОЗБУЖДЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ГЕНЕРАЦИИ МНОГОКАТОДНОГО ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА, содержащее общую анодную плату с общей шиной и соединенные последовательно повышающий трансформатор и регулируемый выпрямитель, подключенный к входам преобразователя формы воздействующего напряжения, выходы которого соединены с n катодами, отличающееся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия путем исключения активных потерь на токоограничивающих элементах, преобразователь формы воздействующего напряжения содержит дроссель, являющийся его первым входом, блок управления и разрядные тиристоры, емкостные накопители и две реактивные формирующие цепи, являющиеся выходами преобразователя формы воздействующего напряжения, причем емкостные накопители, последовательно соединенные с катодами соответствующих зарядных тиристоров, включены параллельно, общая точка соединения анодов зарядных тиристоров подсоединена к дросселю, общая точка соединения емкостных накопителей является вторым входом преобразователя формы воздействующего напряжения, точки соединения емкостных накопителей и катодов зарядных тиристоров подсоединены к анодам разрядных тиристоров, катоды которых попарно соединены с входами реактивных формирующих цепей, при этом n катодов образуют две группы, объединенные в шахматном порядке, каждая из которых подсоединена к соответствующему входу преобразователя формы воздействующего напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1