Устройство для стабилизации мощности лазерного излучения

 

А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COllHAËÈÑÒÈ×ECHÈÕ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„154 4 4 (51)5 Í Î1 В 3/13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

0О ИзоБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHAM C

ПРИ П(НТ СССР

Ы:,;БА:„ > ; .

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕ 7ЕЛЬСТВУ

Р (46) 07.08.92. Бюл. М 29 (21) 4393968/25 (22) 21.03.88 (72) А.В. Паршин, В.И. Пшеничников и А.Е. Архипов" (53).621.375.8(088,8) (56) Измерение спектрально-частотных и корреляционных параметров и характеристик лазерного иэлучения/Под ред.

А.Ф. Котюка . М., 982, с. 2 1-24;

Кирюников К.В. и др. Иирокополосная система стабилизации мощности излучения сильноточного аргонового лазера. - ПТЭ, 198 1, й" 1, с. 146. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ МОЩНОСТИ ПАЗЕР110ГО ИЗЛУЧЕНИЯ(57) ИзоЬретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в системах накачки газовых лазеров, в частности ионных лазеров.

Цель изоЬретения — повышение стаЬильИзобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в системах накачки газовых лазеров, в частности ионных лазеров.

Цель изобретения - повышение стабильности мощности излучения и надеж" ндсти работы устройства.

На чертеже представлена функцио" нальная схема устройства для стаби" лизации мощности лазерного излучения, Устройство содержит регулирующий элемент 1 и датчик 2 тока, включенные последовательно с излучателем 3 и подключенные к источнику питания, первый

4 и второй 5 операционные усилители, датчик 6 мощности лазерного излуче2 ности мощности излучения и надежности работы устройства. Цель достигается путем обеспечения выходного напряжения на первом операционном усилителе, связанном с датчиком мощности излучения, приблизительно равном опор.ному напряжению источника, подключенном к второму операционному усилителю, который связан с регулирующим элементом и с датчиком тока. Установка напряжения на неинвертирующем входе первого операционного усилителя осуществляется системой автоматического поддержания требуемого уровня напряжения, устанавливаемого цифроаналоговым преобра зова телем с помощью счет чи ка, упра вляемого опера ционными усилителя" ми, сравнивающими выходной сигнал от

nepaoro операционного усилитегя и источника напряжения. 1 ил. ния, оптически связанный с излучателем 3 и подключенный к инвертирующему входу первого операционного усилите-„ ля 4, переключатель 7 подсоединенный к.одному иэ его выводов первый источник 8 опорного напряжения, интегрирующий конденсатор 9, подключенный одним выводом к общей шине, а дру гим - к общему выводу переключателя

7 и неинвертирующему. входу второго операционного усилителя 5, систему 1О автоматического поддержания требуемого уровня опорного напряжения на инвертирующем входе операционного усилителя 4 в режиме стабилизации тока разряда излучателя и схему 11 управления переключателем.

Система 10 автоматического поддер" жания уровня опорного напряжения на; входе усилителя 4 содержит цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 12, выход которого соединен с неинвертирую" щии входом усилителя 4, реверсивный счетчик 13, связанный выходаии с входами 44АП 12, генератор 14 импульсоа, логическую схему 2И 15 и логическую с 10 схему 3И 16, причем схема 2И 15 одним входом соединена с выходом генератора

14, вторым входом через инвертор подключена к выходу схемы 3И 16, аы" ход схемы 2И 15 соединен со счетным 1 входом счетчика 13, выход схемы 3И 16 подключен к схеие управления переключателем 11. Кроме того, система 10 содержит четыре операционных усилителя

18 - 21 и три источника 22 - 24. опор" 20 ного напряжения, при этом к входам третьего операционного усилителя 18 подключены второй и общий выводы пе-: реключателя 7, выход третьего операционного усилителя 18 связан с неинвертирующими входами четвертого 19 и пятого 20 операционных усилителей и с инаертирующим входом шестого операционного усилителя 21, неинвертирующий вход которого и инвертирующий З-0 вход пятого операционного усилителя .

20 соединены с аыходаии соответственно второго 22 и третьего 23 разнополярных источников опорного напряже.ния. Выходы пятого 20 и шестого 21 операционных усилителей и входная клемма источника. 25 строб"сигнала подключены к входаи второй схемы 3И 16.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

40 йри стабилизации разрядного тока (состояние переключателя 7 показано на чертеже) осуществляется косвенная стабилизация иощности лазерного излу" чения за счет стабильности тока через излучатель 3 с помощью регулирующего элемента 1, управляемого операционныи усилителеи 5. Управление осуществляется сигналои сравнения опорного напряжения с источника 8 и сигнала с датчика 2 тока.

Одновременно на входе первого операиионного усилителя 4 Формируется опорное напряжение из четвертого ис" точника 24 опорного напряжения. Формирование осуществляется в соответст«55 аии с двоичным ходом, поступающим на

ЦАП 12 из счетчика 13. Изменение со" держииого счетчика 13 происходит при поступлении на его счетный вход импульсов с генератора 14 через схему

2И 15. Направление счета определяется уровнем сигнала (логический. 0 или 1) на входе "Направление счета", который вырабатывается усилнтелеи 19 в зави- симости от знака сравнения опорного напряжения первого источника 8 и вы" ходного напряжения с первого операционного усилителя 4, отрабатывающего сигнал с датчика 6 иощности излучения, Сравнение осуществляется на третьем операционном усилителе 18. За напря» жениеи сравнения осуществляется контроль детектором нулевой зоны на усилителях 20, 21, Если сигнал сравнения с третьего усилителя 16 находится в интервале опорных напряжений источников 22, 23 опорного напряжения, на выходах операционных усилителей 20, 2l образуется высокий уровень напряження . При этом условии поступление на третий вход схеиы 3И 16 стробирующего импульса с входной клеммы источника

23 опорного напряжения приводит к включению схемы 11 управления переключателем . Уровень напряжения источ" ников 22 и 23 опорного напряжения on"" ределяет допустимую разность выходного напряжения первого операционного, усилителя и первого источника опорного напряжения, которая не вызывает резких перепадоа на входе .второго операционного усилителя 5. Одновременно этот сигнал через инвертор 1.7 и схему 2И 15 приводит к прекращению счета по входу С и фиксации двоичного кода на выходе реверсивного счетчика

13. Конденсатор Я устраняет возможные всплески напряжения управления в иоиент коммутации переключателя 7.

Такии образом, одновременно со стабилизацией. тока разряда отрабатывается сигнал управления для стабилизации мощности излучения первым операционным усилителем 4. Всякий раз при изменении величины напряжения источ" ника 8 опорного напряжения для регулировки выходной мощности лазерного излучения система 10 автоиатически устанавливает опорное напряжение на

I неинаертирующем входе первого усилителя 4 таким, чтоб его выходное напряжение сравнялось с напряжением, установленным на. выходе источника 8 опорного йапряжения. Точность установки этих напряжений выбирается из условий допустимых уровней перегрузки.

5 154/

Это позволяет при переключении в режим стабилизации по мощности излуче3

1 ния не изменять режим работы регулирующего элемента 1 при переключении, исключить перегрузки . Переход в режим стабилизации тока осуществляется снятием высокого уровня с входа "Строб" источника 23 опорного напряжения, Применение предлагаемого устройст- 10 ва позволяет за счет устранения перегрузки отдельных элементов raзового лазера в переходных режимах работы повысить стабильность мощности излучения и надежность газовых лазеров. 15

Формула и зобрет ения

Устройство для стабилизации мощности лазерного излучения, содержащее регулирующий элемент и датчик тока, Zp включенные последовательно с излучателем, первый и второй операционные. усилители, датчик мощности лазерного излучения, оптически связанный с излучателем и подключенный к инвертиру- 25 ющему входу первого операционного усилителя, переключатель, к первому из выводов которого подключен первый ис- . точник опорного напряжения, интегрирующий конденсатор, включенный между 30 общей шиной и вторым выводом переключателя, соединенного с неинвертирую--. щим входом второго операционного усилителя, выход которого соединен с управляющим входом регулиРующего элемен-Э5 та, а неинвертирующий вход — с датчиком тока, другой вывод переключателя соединен с выходом первого операцион. ного усилителя, о т л и ч а ю щ е е" с я тем, |то, с целью повышения сто -40 бильности мощности излучения и надеж434 ности работы устройства, в нег введены цифроаналоговый преобразователь, реверсивный счетчик, генератор импульсов, схемы 2И и 3И, инвертор, второй, третий и четвертый источники опорного напряжения, схема управления переключателем, дополнительно четыре операционных усилителя и источник строб"сигнала, при этом с входами третьего операционного усилителя соединены первый и второй выводы переключателя, выход третьего усилителя соединен с неинвертирующим входом четвертого и пятого операционных усилителей и с инвертирующим входом шестого усилителя, неинвертирующий вход которого и инвертирующий вход пятого операционного усилителя соединены соответственно с положительным выводом второго и отрицательным выводам третьего источников опорного напряжения >рцХоды пятого и

Т шестого усилителей и;входная клемма источника строб-сигнала через схему 3И соединены со схемой управления пере ключателем и с входом инвертора, выход которого и выход генератора импульсов через схему 2И подсоединены к счетному входу реверсивного счетчика, вход "Направление счета" которого соединен с выходом четвертого операционного усилителя, соединенного инвертирующим входом с общей шиной, а выходы реверсивного счетчика соединены с входом цифроаналогового преобразователя, соединенного выходом с неинвертирующим входом первого операционного усилителя, дополнительный вход цифроаналогового преобразователя соединен с четвертым источни" ком опорного напряжения °

> 549434

Редактор Т, Зубкова

Подписное

Тираж

Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 10I

Заказ 3469

6НИИПИ Государственного

>13035, Составитель О. Исаева

Texpell Л.Олийнык Корректор Т. Палий комитета Ilo иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 415