Устройство для автоматической юстировки импульсно-периодического лазера с неустойчивым резонатором

 

Изобретение относится к устройствам для автоматической юстировки лазеров с неустойчивыми резонаторами. Устройство содержит юстировочный лазер. Юстировочный лазер установлен за глухим зеркалом соосно с центральным отверстием. Две пары фотоприемников расположены на взаимно перпендикулярных диаметрах глухого зеркала напротив соосных с ними отверстий в глухом зеркале. Юстировочные устройства расположены в карданном подвесе. Блок формирования управляющего сигнала электрически связан с фотоприемниками и юстировочным лазером. Управляющая электронная система содержит блок задания частоты следования импульсов основного излучения. Устройство защиты от воздействия основного излучения фотоприемников и юстировочного лазера размещено с тыльной стороны глухого зеркала между отверстиями и фотоприемниками и юстировочным лазером. Устройство защиты фотоприемников и юстировочного лазера выполнено в виде комплекта из пяти механически невзаимосвязанных шторок. Шторки снабжены электроприводами и комплектом датчиков положения. Технический результат - упрощение конструкции устройства автоматической юстировки низкочастотного импульсно-периодического лазера. 2 ил.

Изобретение относится к области квантовой электроники, а более конкретно - к устройствам для автоматической юстировки лазеров с неустойчивыми резонаторами, и может быть использовано преимущественно в конструкциях мощных низкочастотных импульсно-периодических лазеров с частотой следования импульсов излучения до 30 Гц.

Известно устройство для автоматической юстировки импульсно-периодических лазеров с неустойчивыми резонаторами, содержащее вспомогательный юстировочный лазер, установленный за глухим зеркалом резонатора соосно с центральным отверстием в глухом зеркале; две пары фотоприемников, расположенных на взаимно перпендикулярных диаметрах глухого зеркала напротив соосных с ними отверстий в глухом зеркале; юстировочные устройства для угловых перемещений глухого зеркала, блок формирования управляющего сигнала, пропорционального величине разъюстировки резонатора, электрически связанный с фотоприемниками и юстировочными устройствами для угловых перемещений глухого зеркала; устройство защиты фотоприемников и юстировочного лазера, выполненное в виде зубьев-шторок, размещенных на ведущей шестерне и колесе с внутренним зацеплением.

Но такой зубчатый механизм обладает недостатком: он не позволяет обеспечить высоких угловых скоростей колеса и шестерни, а следовательно, не работоспособен в составе современных мощных газовых лазеров, имеющих частоту следования импульсов основного излучения порядка нескольких десятков Гц. К тому же в устройстве защиты не предусмотрена обратная связь, фиксирующая интервалы времени фактического перекрытия апертур фотоприемников и юстировочного лазера.

Известно устройство автоматической юстировки импульсно-периодического лазера с неустойчивым резонатором (см. авт.св № 1839867. Это устройство отличается от предыдущего введением замены механической связи между дисками со шторками на быстродействующую электрическую связь. При этом достигнутый частотный диапазон устройства весьма широк (до 20 кГц) и охватывает практически весь класс мощных газовых импульсно-периодических лазеров. Однако для низкочастотных импульсно-периодических лазеров с частотой следования импульсов излучения до 30 Гц использование такого сложного устройства не оправдывает себя в силу трех причин. Во-первых, существует необходимость - в точной установке валов обоих электродвигателей и датчиков синхронно-синфазного вращения дисков; во-вторых, электронная система включает в себя несколько сложных электронных блоков; в-третьих, электронные блоки требуют наличия средств защиты от помех со стороны мощных электромагнитных полей, излучаемых системой электропитания лазера. Следовательно, для низкочастотных лазеров возникла необходимость в более простом устройстве защиты фотоприемников и юстировочного лазера.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции устройства автоматической юстировки низкочастотных импульсно-периодических лазеров.

Эта цель достигается тем, что в устройстве автоматической юстировки импульсно-периодического лазера, содержащем юстировочный лазер, установленный за глухим зеркалом соосно с центральным отверстием; две пары фотоприемников, расположенных на взаимно перпендикулярных диаметрах глухого зеркала напротив соосных с ними отверстий в глухом зеркале; юстировочные устройства для угловых перемещений глухого зеркала в карданном подвесе; блок формирования управляющего сигнала, пропорционального величине разъюстировки резонатора, электрически связанный с фотоприемниками и юстировочными устройствами; устройство защиты фотоприемников и юстировочного лазера от воздействия основного излучения, размещенное с тыльной стороны глухого зеркала между отверстиями и фотоприемниками и юстировочным лазером; управляющую электронную систему, включающую в себя блок задания частоты импульсов основного излучения и датчики положения шторок, устройство защиты фотоприемников и юстировочного, лазера выполнен в виде пяти невзаимосвязанных механически шторок, имеющих размеры большие, чем отверстия в глухом зеркале, снабженных электромагнитными приводами, обеспечивающими их возвратно-поступательное движение, а в управляющую электронную систему введен логический элемент И, выдающий сигнал на запуск основного излучения лазера, причем выход блока задания частоты следования импульсов основного излучения соединен со входами электромагнитных приводов каждой шторки, а выходы каждого датчика положения шторок подключены ко входам логического элемента И.

Такая конструкция упрощает исполнение элементов защиты и их приводов, исключает необходимость в сложных электронных блоках управления приводами и, следовательно, в средствах защиты микроэлектроники от воздействия помех со стороны мощных электромагнитных полей.

На фиг.1 схематично изображено устройство для автоматической юстировки импульсно-периодического лазера с неустойчивым резонатором, на фиг.2 показан вид устройства защиты фотоприемников и юстировочного лазера с тыльной стороны глухого зеркала.

Устройство для автоматической юстировки импульсно-периодического лазера с неустойчивым резонатором, образованным глухим зеркалом 1, установленным в карданном подвесе 2, и полупрозрачным зеркалом 3, содержит: юстировочный лазер 4, установленный за глухим зеркалом 1, снабженным центральным отверстием, соосно с ним; две пары фотоприемников 5, расположенных на взаимно перпендикулярных диаметрах глухого зеркала 1 напротив соосных с ними отверстий в глухом зеркале 1; юстировочные устройства 6 для угловых перемещений глухого зеркала 1, блок 7 для формирования управляющего сигнала, пропорционального величине разъюстировки резонатора, электрически связанный с фотоприемниками 5 и юстировочными устройствами 6 для угловых перемещений глухого зеркала 1, устройство защиты 8 фотоприемников 5 и юстировочного лазера 4, блок задания частоты импульсов основного излучения 9, датчики положения 10 шторок, логический элемент И 11.

Устройство защиты 8 фотоприемников 5 и юстировочного лазера 4 от воздействия основного излучения состоит из пяти шторок 12, имеющих размеры большие, чем отверстия в глухом зеркале. Шторки 12 снабжены электромагнитными приводами 13, обеспечивающими их возвратно-поступательное движение. Электромагнитные привода 13 размещены непосредственно на тыльной стороне глухого зеркала 1. Наиболее удачным исполнением электромагнитных приводов 13 может служить типовое электромагнитное реле с величиной свободного хода якоря 2-5 мм (например, электромагнитное реле типа 8Э123). К якорю реле крепится шторка 12, которая располагается так, что в одном из крайних положений перекрывает путь основного излучения, проникающего через отверстие в глухом зеркале, к фотоприемникам 5 и юстировочному лазеру 4. Выходы блока задания частоты импульсов основного излучения 9 связаны со входами пяти электромагнитных приводов 13, а выходы датчиков положения 10 шторок 12 соединены со входами логического элемента И 11.

В случае применения электромагнитных реле в качестве электромагнитных приводов 13 входами для них служат выводы обмоток электромагнитов, а выходами - замыкающие или размыкающие контакты реле.

Устройство работает следующим образом. Блок задания частоты. импульсов основного излучения 9 выдает импульс управления электромагнитными приводами 13. Электромагнитные привода 13 поворачивают шторки 12 так, что они перекрывают апертуры фотоприемников 5 и юстировочного лазера 4. В моменты времени окончания перекрытия каждой апертуры формируется на датчиках положения 10 шторок 12 сигнал, фиксирующий фактическое перекрытие апертур. Для электромагнитных реле сигнал формируется вследствие замыкания или размыкания его контактов. Эти сигналы с каждого датчика положения 10 шторок 12 поступают на входы логического элемента И 11. На выходе логического элемента И 11 появляется сигнал только в случае одновременного присутствия сигналов на его входах. Этим устраняется разброс во времени срабатывания электромагнитных приводов 13. Сигнал с выхода логического элемента И 11 управляет запуском основного излучения лазера. Во время паузы между импульсами блока задания частоты импульсов основного излучения 9 сигналы на входах электромагнитных приводов 13 отсутствуют и шторки открывают апертуры фотоприемников 5 и юстировочного лазера 4. Вспомогательное излучение юстировочного лазера 4 проникает через центральное отверстие в глухом зеркале в резонатор и после многократных отражений от зеркал проникает через четыре отверстия в глухом зеркале 1 и попадает на фотоприемники 5. Сигналы с противоположных относительно центра глухого зеркала 1 фотоприемников 5 попарно сравниваются, и преобразуются в блоке формирования управляющего сигнала 6 пропорционально величинам разъюстировок по двум взаимно перпендикулярным угловым координатам. Далее эти сигналы поступают на соответствующие юстировочные устройства 6, которые перемещают глухое зеркало 1 в стороны устранения разъюстировки резонатора.

Таким образом, в паузы между импульсами основного излучения лазера происходит автоматическая юстировка его резонатора, а в моменты прохождения основного излучения юстировочный лазер 4 и фотоприемники 5 надежно защищены.

По сравнению с прототипом очевидно явное упрощение конструкции устройства защиты. При этом оно весьма компактно и надежно в условиях работы низкочастотных мощных газовых лазеров за счет исключения сложных электронных блоков, подверженных воздействию мощных импульсных электромагнитных полей. Предлагаемое устройство легко реализуемо на электромагнитных реле типа 8Э123.

Формула изобретения

Устройство для автоматической юстировки импульсно-периодического лазера с неустойчивым резонатором, образованным глухим зеркалом с центральным отверстием и полупрозрачным зеркалом, содержащее юстировочный лазер, соосно установленный за глухим зеркалом, две пары фотоприемников, расположенных на взаимноперпендикулярных диаметрах глухого зеркала напротив соосных с ними отверстий в глухом зеркале, юстировочные блоки для угловых перемещений глухого зеркала в карданном подвесе, блок формирования управляющего сигнала, пропорционального величине разъюстировки резонатора, электрически связанный с фотоприемником и юстировочным лазером, управляющую электронную систему с блоком задания частоты следования импульсов основного излучения, узел защиты фотоприемников и юстировочного лазера от основного излучения, размещенное с тыльной стороны глухого зеркала между отверстиями в нем, фотоприемниками и юстировочным лазером, и снабженное датчиками положения шторок, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, узел защиты фотоприемников и юстировочного лазера выполнен в виде пяти независимых механических шторок с отдельными электроприводами и датчиками положения шторок, а в управляющую электронную схему введен логический элемент И, выдающий сигнал на запуск основного излучения лазера, причем выход блока задания частоты следования импульсов основного излучения соединен со входами электроприводов каждой шторки, а выходы каждого датчика положения шторок подключены к соответствующим входам логического элемента И.

РИСУНКИ