Источники питания лазеров непрерывного излучения

Как правило, для возбуждения выключателей, газовых лазеров, применяют источники высокого постоянного напряжения. Такие источники выполняются по известным принципам и схемным решениям. Однако имеется ряд особенностей.

При работе лазеров в непрерывном режиме требуется согласование внешней характеристики источника питания с ВАХ газоразрядного промежутка. Для газовых лазеров ВАХ- зависит от способа охлаждения излучателя: диффузионный или конвективный

Излучатели с диффузионным охлаждением.

Рис.

ВАХ газоразрядного промежутка при наличии разряда имеет падающий характер (рис. ). Разряд будет устойчивым, если крутизна внешней характеристики ИВН будет больше чем ВАХ . В противном случае устойчивое горение разряда невозможно.

Для лазеров с диффузионным охлаждением (как твёрдотельных, так и газовых) наиболее часто применяют ВВ выпрямители с удвоением напряжения (рис. )

Рис.

Для увеличения крутизны выходной характеристики источника и согласования ВАХ газоразрядного промежутка последовательно с трубкой включен балластный резистор . и - для согласования пульсаций. А- для контроля величины тока.

Недостаток такой схемы – рабочий ток газоразрядной трубки обеспечивается при напряжении существенно превосходящем и .Поэтому в балластном сопротивлении рассеивается значительная часть мощности ( до 50% ). КПД лазера снижается. Для излучателей с конвективным охлаждением может применяться такая же схема, только имеет несколько меньшую величину. Но потери остаются высокими.

С целью уменьшения потерь и повышения КПД в качестве источников питания газовых лазеров небольшой мощности применяют каскадный выпрямители. Каскадные выпрямители обладают нелинейными внутренними сопротивлениям. При малой нагрузке (в момент пробоя газоразрядного промежутка) такой источник создает напряжение, достаточное для зажигания. По мере возрастания тока нагрузки (после пробоя) напряжение снижается до , необходимого для горения разряда. То есть требуемая крутизна внешней характеристики (источника) обеспечивается без применения балластного резистора или при малой его величине.

Потери в балластном резисторе отсутствуют, и КПД источника значительно повышается.

Однако такие источники питания получаются весьма громоздкими.

Схема ВВ источника питания газостатических лазеров большой мощности при большой длине газоразрядной трубы (несколько метров)

Э - ВВ электроды,

- - ВВ трансформаторы

В этом случае применяется секционированная газоразрядная трубка. Напряжение на каждую секцию подается от отдельного источника ( ВВ трансформатора). Благодаря такому разделению всего разрядного промежутка на более короткие участки (секции) удается уменьшить номинальное напряжение ВВ трансформаторов и упростить конструкцию ВВ источника питания лазера.

Излучатели с конвективным охлаждением.

Для излучателей с конвективным охлаждением ВАХ либо слабо возрастает, либо имеет вид горизонтальной прямой. В этом случае необходимо применять меры для обеспечения однородности разряда по объему.

Источники питания БПЛ непрерывного излучения

Упрощенная схема лазера «Хебр»-1А

Рис.

- выключатель,

ТРН- тиристорный регулятор напряжения,

БАР- блок автоматического регулирования тиристорным регулятором напряжения,

Т- повышающий трехфазный трансформатор 50 Гц 35 кВА,

V- высоковольтный трехфазный выпрямитель,

L и 2×C- фильтр для согласования пульсаций выпрямленного высокого напряжения,

- - балластные резисторы секционированного вывода,

- балластный резистор подключенного электрода