Способ управления выходной мощностью газового оптического квантового генератора

Способ управления выходной мощностью газового оптического квантового генератора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(I ц 555775

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.08.74 (21) 2051989/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.12.78. Бюллетень № 48 (45) Дата опубликования описания 30.12.78 (51) М. Кл.

Н 01S 3/13

Государственный комитет

СССР по делам изабретеиий и открытий (53) УДК 621.375.8 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. В. Тучин и Г. Г. Акчурин

Научно-исследовательский институт механики и физики при Саратовском государственном университете (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТЬЮ

ГАЗОВОГО ОПТИЧЕСКОГО КВАНТОВОГО ГЕНЕРАТОРА

Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к способам управления выходной мощностью излучения газовых лазеров, и может использоваться в тех областях техники и исследования, где тре- 5 буется высокая точность управления мощностью лазерного излучения, например, в системах стабилизации мощности, в различных модулирующих устройствах.

Известен способ регулирования мощно- 10 сти лазера, который заключается в наложении переменного тока на постоянный . ток, вызывающий разряд в активной среде (l j. Активная среда содержит смесь

Не — Se, Не — ZI7, Не — Mg, Не — Hg или 15

Не — Cd. Переменный ток подается от источника переменного тока, частота которого регулируется в пределах 40 — 220 кГц, тем самым происходит управление выходной мощностью. 20

Однако такой способ применим только для лазеров па смеси инертных газов с парами металлов, а регулирование мощности путем изменения частоты модуляции при использовании способа в системах стабили- 25 зации мощности излучения лазера (основное применение) предполагает введение достаточно сложного устройства регулирования частоты источника переменного тока под действием сигналя ошибки, Как прави- 30 ло, такие устройства содержат механические узлы, которые изменяют емкость или индуктивность колебательного контура источника переменного тока (генератора cuHóñoèäàëüíûõ колебаний) . Это обстоятельство существенно снижает быстродействие системы стабилизации мощности. Кроме того, практически все источники переменного тока с перестраиваемой в широких пределах частотой имеют нелинейную зависимость частоты и амплитуды колебаний от изменения параметров колебательной системы (емкости, индуктивности), что должно проявиться в значительной неравномерности рабочей характеристики.

Известен также способ управления мощностью излучения газовых лазеров, в основу которого положено управление током разряда лазера (2). В качестве рабочей характеристики используется зависимость мощности излучения от изменения тока разряда. Крутизна этой характеристики определяет необходимую величину управляющего сигнала, à ес неравномерность определяет степень нелинейных показаний сигнала, ПРОПОРЦИОПЯ 7bHOI О ВЫХОДПОЙ IVIOLUHOCTH H3лучепия.

В применении к стабилизации мощности газовых лазеров крутизна этой характеристики опрсдсляет нсобходпмую величину

3 сгатического коэффициента усиления разомкнутой системы стабилизации, а ее неравномерность определяет необходимость введения корректирующих звеньев в систеM) .

Недостатки известного способа — малая крутизна рабочей характеристики, не позволяющая эффективно управлять мощностью и, как следствие, получать большие коэффициенты стабилизации мощности; значительная неравномерность рабочей характеристики, приводящая к нелинейным искажениям сигнала, пропорционального выходной мощности, и, как следствие, к необходимости применения специальных мер для сохранения устойчивости системы стабилизации; невозможность работать прп токах разряда, близких к оптимальным, т. е. при токах разряда, соответствующих максимальной выходной мощности.

Цель изобретения — повышение эффективности управления мощностью излучения и повышение выходной мощности управляемого лазера.

Это достигается повышением крутизны рабочей характеристики путем искусственного возбуждения регулярных страт в разряде с помощью си модуляции тока разряда на определенной частоте.

Способ управления заключается в следующем.

Подвергают модуляции ток разряда газового лазера на 2 — 3% по частоте, лежащей в полосе частот собственных колебаний плазмы, и изменяют частоту модуляции в сторону уменьшения расстройки до получения максимальной выходной мощности. При этом эффективно возбуждаются регулярные подвижные страты в разряде.

Затем вводят в цепь разряда сигнал от внешнего генератора, устанавливают частоту генератора f,„в пределах ширины полосы усиления газового разряда („— fcoo) (Af, с,. Изменением частоты генератора уменьшают частотную расстройку (f.„— f„p,) одновременно увеличивают глубину модуляции тока разряда т до эффективного возбуждения искусственных страт, появление которых контролируют по резкому возрастанию мощности излучения лазера в узком диапазоне изменения тока разряда. Высокая крутизна характеристики обусловлена малой областью существования искусственных страт для данной частоты модуляции при изменении тока разряда. Следует отметить, что повышение крутизны рабочей характеристики предлагаемым способом не приводит к потере устойчивости системы стабилизации, так как рабочая характеристика формируется в результате зависимости частоты колебаний плазмы от тоРедактор E. Месропова Техред

555775

С, Антипенко Корректор О. Тюрина

40 ка разряда, а крутизна характеристики определяется не частотной расстройкой собственных колебаний плазмы и внешнего генератора вообще, а только начальным значением этой расстройки.

Повышение крутизны рабочей характеристики и снижение ее неравномерности на рабочем участке от 5,0 до 5,3 мА (5,15 MA— рабочая точка) позволяет повысить эффективность управления выходной мощностью и, как следствие, увеличить коэффициент стабилизации известного способа (1). При этом повышается и абсолютное значение мощности. Для получения максимальной выходной мощности управляемого лазера необходимо, чтобы система управления эффективно работала при токах разряда, близких к оптимальным. Применение предлагаемого способа целесообразно только в том случае, когда все возможности повышепия мощности излучения и коэффициента усиления в цепи обратной связи исчерпаны.

Введение внешнего возмущения плазмы газового разряда лазера на частоте, близкой к собственным колебаниям этой плазмы, позволяет повысить выходную мощность излучения на 16%, при этом крутизна управляющей характеристики повышается примерно в 3 раза, а ее неравномерность не превышает 1 дБ в пределах всего рабочего участка характеристики.

Незначительные затраты средств на изготовление модулирующего генератора, настроенного на одну фиксированную частоту и имеющего небольшой выходной сигнал

10 — 100 мВ, позволяют в несколько раз увеличить эффективность управления выходной мощностью, следовательно, увеличить эффективность системы стабилизации мощности в целом.

Формула изобретения

Способ управления выходной мощностью газового оптического квантового генератора, заключающийся в управлении током разряда, отл ич а ющий с я тем, что, с целью повышения эффективности управления и одновременного повь шення выходной мощности, модулируют па 2 — 3% ток разряда на частоте, лежащей в полосе частот собственных колебаний плазмы, и изменяют частоту модуляции в сторону уменьшения расстройки до получения максимальной выходной мощности.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Патент Великобритании № 1365049, кл. Н1С, 29.08.74.

2. Хансен М. Н. и др. Управление мощностью газового лазера. Приборы для научных исследований, 1968, т. 39, № 6, с. 69.

Заказ 2358/4

Изд. ¹ 810 типосра(1)ин, пр.

Тираж 922

Сапунова, 2

Подписное