Способ накачки активного тела источника когерентного излучения
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
КомитетРоссийской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4786251/25 (22) 30.0190 (46) 15.10.93 &aa йв 37-38 (71) Всесоюзаюй научный центр Государственный оптический институт имСИВавилова" (72) Орд КВ.
P3) Ордин Константин Владимирович (64) САОС05 НАКАЧКИ АКТИВНОГО ТЕЛА ИС(дя 0 (1ц 2001481С1 (5Ц 5 H 01 S 3 092
ТОЧНИКА КОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Сущность изобретения: в способе накача активного Tefl8 источника, когерентного излучения осуществляют регулировку величины тока, пропускаемого через средство накачки во времени по отклонению уровня запасенной в активном теле энергии от оптимального. 1 ип.
2001481
Изобретение относится к квантовой электронике, преимущественно к твердотельным источникам когерентного излучения, работающим в ждущем режиме, и формирующим пачки гигантских импульсов.
В современной квантовой электронике используются лазеры, формируюшие когерентное излучение с различными энергетическими и,частотными характеристиками.
Зачастую возникает необходимость в регулировке (в частности в стабилизации) указанных параметров. Известно, что характеристики когерентного излучения зависят от ряда факторов, в том числе, от уровня накачки активного тела лазера. При низком уровне накачки снижается мощность выходного излучения, при высоком уровне накачки снижается КПД лазера, увеличивается расходимость выходного излучения, ухудшаются спектральные характеристики когерентного излучения, происходит деполяризация поляризованного излучения. Таким образом, для каждого лазера в каждый момент времени его работы существует наряду с другими факторами и оптимальный уровень накачки его активного тела, предопределяющий высокие характеристики когерентного излучения и приемлемый КПД лазера. Следовательно, можно говорить о качестве накачки активного тела источника когерентного излучения, понимая под ним создание и поддержание в активном теле оптимального уровня sanaсенной энергии с оптимальной точностью, и об улучшении качества накачки ° понимая под ним ускоренное создание и более точное поддержание заданного уровня запасенной энергии, Известный способ накачки активного тела газовым разрядом, заключающийся в оптическом возбуждении активного тела пропусканием через импульсную гаэораэрядную лампу накачки импульсов тока регулируемой формы, причем форма тока регулируется по отклонению мощности когерентного излучения от оптимальной.
Этот способ не позволяет улучшать качество накачки до момента возникновения когерентного излучения и тем самым оперативно влиять на параметры последнего. Устройство, реализующее этот способ, не гарантирует точное поддержание в каждый момент времени нужного уровня запасенной в активном теле энергии, так как не позволяет точно подстраивать форму тока в лампе.
Известна другая реализация способа. описанного выше, позволяющая достаточно точно накачивать активное тело. Однако это решение не позволяет оперативно улучшать качество накачки и влиять на параметры когерентного излучения, Минимальное время между моментом получения информации об отклонении формы импульса выходного излучения от заданной до получения импульса заданной формы составляет один период следования импульсов, Для твердотельных лазеров с миллисекундными импульсами это время составляет 10-100 мс.
10 Целью изобретения является улучшение качества накачки.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе накачки активного тела источника когерентного излучения, включающем пропусканием через средство накачки регулируемого во времени тока, определяют оптимальную для требуемых характеристик корегентного излучения зависимость уровня запасенной в активном
20 теле энергии от времени, в процессе накачки измеряют уровень запасенной энергии, сравнивают его с оптимальным и изменяют ток накачки по отклонению измеренного уровня запасенной энергии от оптимального так, чтобы уровень запасенной энергии был равен оптимальному.
На чертеже представлено устройство, реализующее предлагаемый способ.
Устройство включает в себя генератор
Э0 импульсов тока регулируемой формы. состоящий из л зарядных устройств 1. и накопительных конденсаторов 2, п тиристоров 3, генератора и задержанных импульсов 4 и разрядной индуктивности 5. осветительную
З5 камеру бс размещенными в ней импульсной лампой и активным элементом, токовый шунт 7, фотоприемное устройство (ФПУ) с набором фильтров 8, двухлучевой осциллограф 9, источник 10 питания дежурной дуги
40 и токоограничивающий резистор 11.
Устройство работает следующим образом, С помощью зарядных устройств 1 заряжают конденсаторы 2 до рассчетного уров45 ня напряжения, так, чтобы энергии запасенной в конденсаторах хватило для накачки активного тела, С помощью блока поджига. не показанного для простоты на чертеже, осуществляют пробой импульсной
50 лампы, поджигают дежурную дугу. Ток источника 10 протекает в импульсную лампу через резистор 1 l. С помощью генератора 4 осуществляют последовательный запуск тиристоров 3. Первоначально задержка между
55 импульсами запуска тиристоров выбирается расчстным путем, так, чтобы обеспечить включение каждого последующего тиристора после прохождения максимума тока через предыдущий тиристор. S этом случае включение каждого тиристора, начиная со
2001481 с. 38. второго, приводит к форсированному выключению предыдущего тиристора. На экране осциллографа наблюдают импульс тока через лампу и импульс люминесценции, Последний соответствует изменению во времени уровня запасенной в активном теле энергии. С помощью набора фильтров добиваются работы ФПУ на линейном участке его характеристики. По осциллограмме сравнивают форму импульса люминесценции с расчетной. При этом учитывается, что для получения когерентного излучения постоянной величины заданной длительности длительность импульса люминесценции по уровню 0,95 от максимума должна соответствовать длительности когерентного излучения, длительность спада импульса люминесценции определяется в основном свойствами активного тела, С помощью генератора импульсов тока подстраивают форму импульса люминесценции, т.е. с помощью первого зарядного устройства 1, увеличивая напряжение на первом конденсаторе 2 уменьшают передний фронт импульса, но так, чтобы крутизна нарастания тока в лампе не превышала допустимую, известную из практики для выооанного типа лампы, с помощью зарядных усройств 1 и генератора 4 подстраивают амплитуду импульса, люминесценции. используя те факты, что увеличение напряжения заряда конденсаторов 2 (начина", со второго) и уменьшение задержки между выходными импульсами генератора 4 приводит к росту люминесценции, уменьшение напряжения заряда тех же конденсаторов 2 и увеличение задержки приводит к спаду люминесценции с задержкой, обусловленной свойствами активного тела, большая глубина модуляции вершины импульса тока в лампе приводит к существенно меньшей глубине модуляции вершины импульса люминесценции. С помощью генератора импульсов тока подстраивают форму импульса люминесценции так, чтобы модуляция его вершины была примерно одинаковой по всей вершине. При необходимости увеличения длительности импульса люминесценции необходимо использовать дополнительные каналы генератора импульсов тока, состоящие из зарядного устройства. накопительного конденсатора и разрядного тиристора, и оснастить генератор 4 дополнительными выходами задержанных импульсов. Далее измеряют характеристики когерентного излучения лазера. По ним уточняют оптимальную форму импульса люминесценции, т.е. амплитуду и допустимую глубину модуляции вершины. После этого с помощью генератора импульсов тока производят
55 подстройку а;1 copy<<:4öèè Вершинь< ил пуп<.-"а л:.Р <1<гесценции, Следует отметить, что з-.-частую нет принципиальных ограничений на дополнение устройства по чертежу оптическим резонатором и набором устройств для измерения характеристик когерентного излучения, что упрощает процесс настройки генератора импульсов тока. Следует отметить, что, руководствуясь предложенным способом и ориентируясь на предложенное устройство накачки, можно и роизесдить точную накачку активного тела в условиях непредсказуемого по времени сброса уровня запасенной энергии. Такой сброс может происходить, например, при формир,.ва»..и гиган1ского импульса когерентног..мучения или при отказе одного из нескол.-ких параллельно работающих устройств,, накачки активного тела (например, в многоламповых лазерных системах). Восстановление уровня запасенной энергии будет произведен резким увеличением амплитуды импульса тока, специально заряженного до повыш=нного уровня напряжения. Бремя подстройки генератора импульсов тока огран чсно 3 том случае величинами разрядно и <дуктивности 5 и выпеу-..<зл".янутой елкости. Принципиальное oi раничение на ск" оость накачки накладывает механическая прочность лампы. Учитывая что при формировании гигантского импул< са снимается менее ЗС / запасенной энергии можно утверждать, что время восстановления îilтимального уровня запасеннаи энергии составит для твердотельных лазеров 10-100 мкс, что на 2-3 порядка лучше. че .i в устройствах, реализующих способ-и рототип, Эксперименты показали, что изменеННе. апряжения заряда накопительных конденсаторов и задержки между и ..пульсами включения тиристоров позволяет изменять форму импульсов люминесценции и уменьшить глубину модуляции вершины. Предложенный способ выгодно отличается от известных, его использование позволит создать технологические лазеры. формирующие когерентное излучение заданной формы. Предложенный способ имеет особенные преимущества при создании лазеров, работающих в ждущем режиме, а также лазеров, генерирующих одночастотные когерентное излучение, с перспективой использования в спектральнь;х приборах высокой разрешающей способности. (5б) Вакуленко EI.M., Иванов Л.П, Источники питания лазеров M.: Советское радио. 1980, 2001481 Составитель А. Царев Техред М.Моргентал Корректор М. Демчик Редактор H. Соколова Заказ 3131 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж-35, Раушская нэб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Опре В.М. Генераторы импульсов тока регулируемой формы для накачки лазерных Формула изобретения СПОСО6 HAKAVKH АКТИВНОГО ТЕЛА ИСТОЧНИКА кОГеРентнОГО излучения, включающий пропускание через средство накачки perylIH Mofo во времени Toes, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества накачки, определяют оптимальную для требуемых характеристик ко ге рентного излучения зависимость уровня запасенной технологических установок. Электротехника. 1989, М 9, с. 68. 5 в активном теле энергии от времени, в процессе накачки измеряют уровень запа сенной энергии, сравнивают его с оптимальным и изменяют ток накачки по 10 отклонению измеренного уровня запасенной энергии от оптимального так, чтобы уровень запасенной энергии был равен оптимальному.
