Устройство стабилизации мощности излучения газового лазера на парах металла

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО 1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕа1УБЛИН. Ж«„708924 А) щ)у Н 01 S 3/227

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Г;:::::-.

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2623163/25 (22) 02.06,78 (46) 30,08,92; Бюл. Г 32 (72) В,H,Äåèêèí и А.П.Елесин (53) 621.375,8 (088.8) (56) Патент Франции 0 2112134, кл. Н 01 $ 3/00, 1972.

Патент СИА У 3514658, кл, 331-94,5, 1971, (54)(57) УСТРОГСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ

МОЩНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА

НА ПАРАХ МЕТАЛЛА, содержащее ис" точник паров металла, датчик наИзобретение относится к лазерной технике и может быть использовано при разработке устройств стабилизации мощности излучения газовых лазеров на парах металлов, Известно устройство стабилизации мощности излучения газового лазера на парах металла, содержащее нагреватель металла, цепь автоматической регулировки количества пара металла, .фотоприемник.

Для стабилизации выходной мощности излучения газового лазера необходимо ;постоянное давление паров металла внутри разрядного промежутка. Для этого измеряют интенсивность линии излучения, являющейся линией кадмия. Полученный сигнал обрабатывается в цепи автоматической регулировки и поступает на вход нагревателя металлов, управляя его мощностью так,. что. давление паров кадмия внутри трубки остается пос" тоянным, 2 пряжения горения, включающий резистор, подключенный к высоковольтному А электроду активного элемента лазера, источник опорного напряжения и устройство сравнения, выход которого соединен со входом источника пита" ния нагревателя металла, о т л и " ч а ю щ е е с я тем, что, с целЬю повышения чувствительности и точности стабилизации, в зоне выхода источника паров металла установлен терморезистор, соединенный с резистором датчика напряжения горения.

Ф

К недостаткам устройства относятся сложность из-за исполЬзоваНия в качестве датчика фотоприемника и значительные погрешности и неустойчивость в работе из-за неравномерно" го распределения кадмия по длине капилляра. 4

Наиболее близким по технической сущности к предложенному техническому решению является устройство стабилизации мощности излучения газового лазера на парах металла, содержащее источник паров металла, датчик напряжения горения, включающий резис-, тор, подключенный к высоковольтному электроду активного элемента лазера, источник опорного напряжения и устройство сравнения, выход которого .соединен со входом источника питания нагревателя металла, Для стабилиза-. ции выходной мощности излучения напряжение на активном элементе сравнивается с оптимальным напряжением для заданной выходной мощности излу708924 чения лазера, и полученный разностный сигнал используется для регулирования давления паров металла внутри трубки, Недостаток этого устройства заключается в невысокой чувствительности и точности стабилизации мощ:ности излучения лазера, так как для получения высокой стабилЬности выход- 0 ной мощности излучения необходим вы сокий коэффициент усиления замкнутого контура стабилизации (лазер, устройство сравнения, источник мощности нагревателя), а наличие в этом контуре звена запаздывания (нагреватель-баллон с металлом - разрядный промежуток) приводит к автоколеба ниям.

Кроме того, при возмущающем воз- 20 действии по цепи питания нагревателя, т.е, при изменении температуры, сигнал рассогласования появляется только после прохождения этого возмущающего воздействия через весь 25 замкнутый контур до появления отклонения напряжения горения.

Введением различных корректирующих звеньев также сложно добиться желаемого результата, так как возму- 30 щающие воздействия различны по вели" чине, времени и скорости воздействия.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности стабилизации З5 мощности излучения лазера.

Поставленная цель достигается тем, что в зоне выхода источника паров металла установлен терморезистор, соединенный с резистором дат- 40 чика напряжения горения.

На чертеже представлена структурная схема устройства стабилизации мощности газового лазера.

Устройство содержит источник пи- 45 тания 1, соединенный с лазером 2, источник 3 паров металла, вход которого соединен с выходом источника питания 4 нагревателя, управляемого выходным сигналом устройства сравнения 5. датчик 6 напряжения горения состоит из последовательно соединенных резистора. R, подключенного к высоковольтному электроду активного элемента лазера, и терморезистора Rt, установленного в зоне выхода источника 3 паров металла.

Температура зоны выхода источника паров металла является определяющей для оптимального режима работы лазера и оказывает существенное влияние на чувствительность и точность поддержания стабильной мощности °

Устройство работает следующим образом, При включении лазера сопротивление терморезистора Rt велико и с него снимается относительно большое напряжение, которое обеспечивает форсированный режим выхода системы в рабочую точку °

При подходе к ра6очей точке сигнал рассогласования уменьшается и система входит в состояние равновесия, При изменении температуры нагревателя источника паров металла 3 от возмущающего воздействия изменится сопротивление Rt появится сигнал рассогласования, и система отрабатывает его по внутреннему контуру с меньшим запаздывайием и инерционностью: терморезистор Rt, устройство сравнения 5, источник питания

4 нагревателя металла, нагреватель источника 3 паров металла, В этом случае разрядный промежуток газового лазера не входит в контур регулирования и не вносит дополнителЬной инерционности и запаздывания, Это позволяет увеличить точность стабилизации излучения выходной мощ" ности лазера, При возмущающем воздействии по цепи разрядного промежутка, т,е, при изменении напряжения горения газового разряда, отработка сигнала рассогласования источником питания нагревателя ведется по основному контуру: лазер 2, датчик 6 напряжения горения, устройство сравнения 5, источник пита" ния 4 нагревателя, нагреватель источ" ника 3 паров металла. При этом терморезистор Rt, включенный в одно из плеч датчика 6 напряжения горения, выполняет в процессе обработки сигнала рассогласования функции звена отрицательной обработкой связи, Изменение напряжения горения ла" зера 2 вызывает изменение температуры нагревателя через устройство сравнения 5 и источник питания нагревателя, что в свою очередь, приводит к изменению сопротивления Rt, т,е, коэффициента деления датчика 6 напряжения. При необходимости уве70 составитель

P актор Е,Гиринская Техред И.Иоргентал рр

Ко ектор Н. Соколова

Тираж Подписное

BHIuI1IH I ocypapcTBeHl

1 13 03 5, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.ужгород, ул. р >

II II л. Гага ина 101 личенйя температуры нагревателя напряжение с датчика б напряжения уменьшается, а коэффициент деления делителя увеличивается, сигнал рассогласования уменьшается и спад .температуры сдерживается, Таким образом, при большой величине сигнала рассогласования коэффициент усиления замкнутого контура за счет введения терморезистора будет уменьшаться, а

8324 б при малой величине рассогласования, т,е, при подходе к рабочей точке, он будет максимальным, Этим обеспечивается возможность получения большого коэффициента усиления замкнутого контура при сохранении устойчивости системы и, следовательно, повышение чувствительности и точности стабили1р зации выходной мощности излучения лазера. 8