2.5Электрическая схема питания лазера
На рис.2.8 представлена типовая схема электропитания твердотельного лазера, работающего в импульсном режиме.
Рис.2.8.Электрическая схема: ИП- в/в источник питания,
ГПИ - генератор пусковых импульсов, ИТ - импульсный трансформатор.
Работа схемы происходит в следующем порядке:
1)Заряд накопительной емкости Сн до рабочего напряжения (Up~1 кВ) через цепь Rогр и Сн.
|
Рис.2.9. Эквивалентная схема разрядного контура.
|
2
)После
подачи пускового импульса на лампу (для
ионизации газа в газоразрядной лампе)
происходит разряд Сн
через
цепь L1,
L2
и лампу с внутренним сопротивлением
Rл.
Эквивалентная электрическая схема
разрядной цепи показана
на рис.2.9.
Колебательный контур может работать в двух режимах - колебательном и апериодическом. Для работы твердотельного лазера требуется апериодический режим, который реализуется соответствующим подбором параметров контура разряд Сн.
Рис.2.10.Режимы работы колебательного контура: а) колебательный; б) апериодический.
Для этого сопротивление лампы должно лежать в пределах, определяемых условием:
(L/Cн)1/2<Rл<2(L/Cн)1/2 (2.1)
Обычно принимают: Rл≈1,8 (L/Cн)1/2 (2.2)
Сопротивление лампы Rл определяется по формуле Rл =(l/S), где l - длина, S -поперечное сечение, ≈ 0,02 Ом·см - удельное внутреннее сопротивление проводящей ксеноновой лампы. При l=5 см, S=0,2 см2, Rл≈0,5 Ом. Таким образом, при заданных Сн и Rл можно найти расчетное значение индуктивности контура L, которое определяется из формулы: L=(R2лСн)/3,24 (2.3)
Постоянная времени контура ≈RлСн=1.8(L/ Сн)1/2Сн=1,8(LCн)1/2. (2.4)
На рис. 2.11 и 2.12 показаны форма импульса разрядного тока и световой мощности импульса накачки.
Рис.2.11.Форма тока разряда Рис.2.12.Форма импульса накачки.
в контуре.
Если необходимо получить импульсы накачки с формой, близкой к прямоугольной, используют многозвенные контуры.
Рис.2.13.Многозвенный колебательный контур.
При этом ≈ 1,8N(LCн)1/2 , где N- количество звеньев.
2.6Режимы работы твердотельных лазеров
Режимы работы лазеров: непрерывный, квазинепрерывный и импульсный. В непрерывном и квазинепрерывном режимах работы скорость накачки не зависит от времени.
Рис.2.14.Режимы работы лазера: а) непрерывный, б) квазинепрерывный, в) импульсный.
Импульсный режим генерации, который будет здесь рассмотрен, позволяет получать импульсы лазерного излучения длительностью от единиц миллисекунд до десятков пикосекунд, как при генерации одиночных импульсов, так и их последовательности.
Импульсный режим, в свою очередь, подразделяется на три: свободной генерации, модулированной добротности и синхронизации мод.