ИСТОЧНИК НАКАЧКИ ТВЕРДОТЕЛЬНОГО ЛАЗЕРА С РЕГУЛИРУЕМОЙ ФОРМОЙ ИМПУЛЬСА ИЗЛУЧЕНИЯ

Заявляемая полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в лазерной технике и технологии, а именно, при лазерной импульсной сварке, прошивке, раскрое листовых материалов и термоупрочнении.
Известна импульсная система накачки твердотельного лазера с регулируемой формой импульсов тока ламы накачки 1, которая содержит зарядное устройство, п-канальный тиристорный коммутатор зарядного тока, однородную искусственную линию с п ячейками и п тиристорными ключами, лампу накачки, лазерный излучатель, а так же систему управления разрядом и систему управления зарядом.
Система управления разрядом состоит из последовательно соединенных задающего генератора, блока временных задержек и блока усилителей мощности разрядного коммутатора, выходы которого подключены к входам управления разрядом однородной искусственной линии с п ячейками и п тиристорными ключами.
Система управления зарядом состоит из блока резистивных делителей, входы которого соединены с п выходами ячеек однородной искусственной линии с тиристорными ключами, а выходы с блоком сравнения, а так же блока аналоговых уставок, соединенного с блоком сравнения, выходы которого соединены с блоком усилителей мощности коммутатора зарядного тока, соединенного с входами управления коммутатора зарядного тока. Данное устройство является прототипом заявляемой полезной модели. Оно позволяет регулировать форму импульсов тока накачки путем изменения уровней зарядных напряжений ячеек однородной искусственной линии с тиристорными ключами. Причем эти уровни, определяемые уставками блока аналоговых уставок и устанавливаемые оператором, остаются неизменными во время работы установки, что является недостатком, так как в процессе работы лазерной технологической установки могут изменяться параметры трактов оптической и электрической накачки, что вызвано в первую очередь старением лампы накачки, ухудшением состояния покрытий зеркал резонатора, изменением температуры охлаждающей жидкости квантронов, а так же провалами напряжения питающей сети.
В результате этого происходит изменение параметров импульсов мощности лазерного излучения, а именно, амплитуды и формы, что приводит к ухудшению технологического процесса.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является поддержание амплитудно-временных параметров импульсов мощности лазерного излучения, определяемых в заданных пределах технологическим процессом.
Поставленная задача решается источником накачки, содержащим последовательно соединенные зарядное устройство, п-канальный тиристорный коммутатор зарядного тока, однородную искусственную
линию с n ячейками и п тиристорными ключами, лампу накачки и лазерный излучатель, а так же систему управления разрядом состоящую из последовательно соединенных задающего генератора, блока временных задержек и блока усилителей мощности разрядного коммутатора, выходы которого подключены к входам управления разрядом однородной искусственной линии с п ячейками и п тиристорными ключами, а так же систему управления зарядом состоящую из блока резистивных делителей, входы которого соединены с п выходами ячеек однородной искусственной линии, а выходы с блоком сравнения, соединенного с блоком усилителей мощности коммутатора зарядного тока, выходы которого соединены с входами управления коммутатора зарядного тока, и блока аналоговых уставок, путем дополнительно введенных в систему управления зарядом фотоприемника лазерного излучения , выход которого соединен с последовательно соединенными усилителем, аналого-цифровым преобразователем, блоком цифровой дискретизации и цифровым электронным коммутатором, первый выход которого соединен со вторым блоком сравнения, а второй выход с блоком эталонной модели, выход которой соединен со вторым входом второго блока сравнения, выход которого соединен с блоком выработки сигнала рассогласования, соединенного с цифро-аналоговым преобразователем, выход которого подключен к аналоговому электронному коммутатору, вторые входы которого подключены к блоку аналоговых уставок, а выходы ко вторым входам первого блока сравнения.
Предлагаемая адаптивная система управления зарядом позволяет в процессе работы лазерной технологической установки постоянно контролировать форму импульсов лазерного излучения и при необходимости обеспечивать коррекцию формы путем изменения уровней зарядных напряжений ячеек однородной искусственной линии с ключами. клю одн (БУ На фиг. представлена блок-схема заявляемой полезной модели, где 1- зарядное устройство (ЗУ), 2- коммутатор зарядного тока (КЗТ), 3- однородная искусственная линия с п ячейками и п тиристорными ми (ОИЛ), 4- лампа накачки (ЛН), 5- лазерный излучатель (ЛИ), 6- система управления разрядом (СУР), 7- задающий генератор (ЗГ), 8- блок временных задержек (БВЗ), 9- блок усилителей мощности разрядного коммутатора (БУМРК), 10- система управления зарядом (СУЗ), 11- блок аналоговых уставок уровней зарядных напряжений ячеек одной искусственной линии с тиристорными ключами (БАУ), 12- аналоговый электронный коммутатор (АЭК), 13- первый блок сравнения (БС), 14- блок усилителей мощности коммутатора зарядного тока КЗТ), 15- блок резистивных делителей (БРД), 16- фотоприемник (ФП), 17- усилитель (У), 18- аналого-цифровой преобразователь (АЦП), 19- блок цифровой дискретизации (БЦД), 20- цифровой электронный коммутатор (ЦЭК), 21- блок эталонной модели (БЭМ), 22- второй блок сравнения (БС), 23- блок выработки сигнала рассогласования (БВСР),
Источник накачки твердотельного лазера срегулируемой формой импульса излучения (фиг.) содержит последовательно соединенные зарядное устройство 1, тиристорный коммутатор зарядного тока 2, однородную искусственную ЛИНРПО с п ячейками и п тиристорными ключами 3, лампу накачки 4 и лазерный излучатель 5, а так же систему управления разрядом 6, состоящую из последовательно соединенных задающего генератора 7, блока временных задержек 8 и блока усилителей мощности разрядного коммутатора 9, выходы которого подключены к входам управления разрядом однородной искусственной линии с п ячейками и п тиристорными ключами 3, и систему управления зарядом 10.
Система управления зарядом 10 состоит из блока резистивных делителей 15 , входы которого соединены с однородной искусственной линией 3, а выходы с первым блоком сравнения 13, соединенным с блоком усилителей мощности коммутатора зарядного тока 14, выходы которого соединены с входами управления коммутатора зарядного тока 2, блока аналоговых уставок И, соединенного с аналоговым электронным коммутатором 12, выходы которого соединены со вторыми входами первого блока сравнения 13, а так же фотоприемника лазерного излучения 16 , выход которого соединен с последовательно соедине1шыми усилителем 17, аналого-цифровым преобразователем 18, блоком цифровой дискретизации 19 и цифровым электронным коммутатором 20, первый выход которого соединен со вторым блоком сравнения 22, а второй с блоком эталонной модели 21, выход которой соединен со вторым входом второго блока сравнения 22, выход которого соединен с блоком вьфаботки сигнала рассогласования 23, соединенного с цифро-аналоговым преобразователем 24, выход которого подключен ко второму входу аналогового электронного коммутатора 12.
В БАУ (И) оператором устанавливаются уставки опорных напряжений, определяющие эпюр зарядных напряжений однородной искусственной линии с п ячейками и и тиристорными ключами (3) и соответственно форму импульса тока нагрузки, что в свою очередь обеспечивает требуемую временную зависимость огибающей мощности импульса лазерного .
АЭК (12) передает эти сигналы в первый БС (13) на который с БРД (15) также подаются сигналы, пропорциональные уровням зарядных напряжений емкостных ячеек ОИЛ (3).
Сигналы с первого БС (13), вырабатываемые при достижении зарядного напряжения ячейки уровня, равного уровню соответствующей уставки, подаются на БУМКЗТ (14), который обеспечивает требуемый уровень зарядных напряжений емкостей ячеек ОИЛ (3), и соответственно заданный эпюр зарядных напряжений ОИЛ (3). Разряд ОИЛ (3) происходит с частотой определяемой ЗГ (6) через многоканальный БВЗ (8), причем эти задержки остаются постоянными в процессе работы и на форму импульса тока не влияют.
Сигналы с БВЗ (8) поступают на БУМРК (9), который обеспечивает поочередное включение разрядных управляемых вентилей ОИЛ (3).
Изменяя форму импульса тока накачки, а соответственно, и форму импульса лазерного излучения, оператор находит оптимальную форму для данного технологического процесса.
Фотоприемник лазерного излучения (16) воспринимает импульс лазерного излучения, который усиливается усилителем (17) и аналоговый сигнал, соответствующий форме импульса лазерного излучения подается на вход АЦП (18). Сигнал с АЦП (18) подается на вход БЦД (19), где производится цифровая выборка амплитуд сигналов равноотстоящих друг
ОТ друга во времеми, причем число этих сигналов равно числу ячеек ОИЛ (3), а временные интервалы соответствуют временным интервалам определяемым БВЗ (8).
Далее эти дискретные цифровые сигналы поступают на ЦЭК (20) и от него приходят на вход БЭМ (21), где они запоминаются и хранятся до прихода очередного импульса.
Все это время аналоговый электронный ключ (12) обеспечивает прохождение сигнала только от БАУ (11).
После того, как определена форма импульса лазерного излучения, требуемая для данного технологического процеса, оператор переключает электронные ключи - аналоговый и цифровой, и цифровые сигналы с БЦД (19) через ЦЭК (20) начинают поступать на второй БС (22), на другой вход которого подаются неизменные цифровые сигналы с БЭМ (21).
Второй БС (22) сравнивает эти сигналы и в случаи отклонения сигналов, соответствз ющих импульсу лазерного излучения, которые постоянно измеряются и регистрирз отся в режиме реального времени, сигнал со второго БС (22) поступает на БВСР (23), с выхода которого цифровые сигналы поступают на вход ЦАП (24), с выхода которого через АЭК (12) они приходят на первый БС (13).
Первый БС (13) сравнивает эти сигналы с сигналами, пропорциональными текущим уровням зарядных напряжений, вырабатываемых БРД (15) соответствующим образом изменяет этюр зарядных напряжений ОИЛ (3) с помощью БУМКЗТ (14).
В том случае, когда в силу каких либо причин форма импульса лазерного излучения начинает изменяться, что приводит к отличию реальной формы импульса лазерного излучения от формы импульса лазерного излучения, хранящейся в БЭМ (21), устройство обеспечивает коррекцию формы импульса лазерного излучения путем изменения уровней
зарядных напряжений ячеек ОИЛ (3) без вмешательства оператора в автоматическом режиме.
Источники информации:
1. С.А. Герасев, О.А. Герасев, A.M. Никитин, В.М. Опре Современные системы питания твердотельных лазерных технологических установок, Общество знание РСФСР , Ленинград, 1990, стр. 16 прототип.