ЛИТЕРАТУРА:

Импульсные лазеры на парах меди и галогенидов меди позволяют получать импульсы генерации с высокой частотой повторения [1]. Одной из проблем реализации режимов с высокими частотами следования импульсов является отсутствие высокочастотных коммутаторов, позволяющих работать при высоких уровнях средних вводимых мощностей. Другой не менее серьезной проблемой является необходимость снижения вводимой импульсной мощности при повышении частоты следования импульсов с целью обеспечения некоторого оптимального уровня средней вводимой мощности. Модельной реализацией режима высоких частот следования импульсов является цуговый режим работы лазера. В таком режиме частота следования импульсов в цуге может составлять сотни кГц, в то время как регулирование количества импульсов в цуге и длительности задержки между цугами позволит снизить среднюю вводимую мощность. Ранее был реализован цуговый режим работы CuBr-лазера с частотой следования импульсов в цуге до 23кГц [2] и показана необходимость разработки высокочастотного генератора цугов.

Целью данной работы являлась разработка формирователя цугов импульсов с ре-

174

гулируемыми параметрами для запуска высокочастотного высоковольтного коммутатора. В качестве такого коммутатора может использоваться таситрон, модуляторная лампа либо полупроводниковый коммутатор. Использование модуляторных ламп, а в перспективе и маломощных полупроводниковых ключей, стало возможным при возбуждении активной среды CuBr-лазера емкостным разрядом. Такой способ накачки позволит исследовать возможность получения генерации при частотах следования импульсов до 1 МГц.

В работе используется типовая схема источника накачки лазеров на парах металлов с прямым разрядом накопительного конденсатора (рис.1). Она состоит из высоковольтного коммутатора V1, источника постоянного высокого напряжения 1 и блока запуска 2. Блок запуска состоит из формирователя импульсов на микроконтроллере и драйвера, функцией которого является усиление запускающих импульсов до уровня достаточного для управления высоковольтным коммутатором.

Рис. 1 Структурная схема источника питания лазера на парах бромида меди: 1 – высоковольтный источник постоянного напряжения , 2 –блок запуска, 3 – газоразрядная трубка, L1 – зарядная индуктивность, L2 – шунтирующая индуктивность, С1 – накопительный конденсатор, V1 – высоковольтный коммутатор.

Основу формирователя импульсов составляет микроконтроллер ATMEGA фирмы Atmel [3]. Блок-схема устройства представлена на рис. 2. Устройство имеет удобный интерфейс, реализованный с помощью LCD дисплея и цифровой клавиатуры, с которой осуществляется ввод значений параметров формируемой последовательности импульсов. Генератор может работать как в регулярном импульсно-периодическом режиме, так и в режиме формирования цугов импульсов с заданным числом импульсов в цуге и паузой между цугами. Импульсы в пачке формируются с помощью аппаратного таймера, работающего в режиме широтно-импульсного модулятора. Пауза между пачками формируется программно.

Импульсы с выхода микроконтроллера поступают на драйвер. Параметры схемы драйвера зависят от используемого коммутатора. Если используется таситрон (тиратрон), то драйвер формирует импульсы напряжения величиной до 1-2 кВ. При применении модуляторных ламп необходимо формировать импульсы напряжения величиной 200-300В. При работе на частотах 500кГц – 1МГц необходимо формировать короткие импульсы длительностью не более 100 – 200 нс. Для получения сильноточных импульсов с такими временными характеристиками необходимо применить MOSFET драйвер, способный с высокой скоростью перезаряжать затворную емкость выходных транзисторов. Применение интегральных драйверов не позволяет получить высокую скорость переключения при больших емкостях затвора транзисторов. Формирователь должен иметь низкое выходное сопротивление и большой выходной импульсный ток (порядка 15 -20А). Основываясь на предъявляемых требованиях, была разработана схема драйвера, представленная на рис. 3.

Рис. 3 Схема драйвера MOSFET, IGBT

Драйвер MOSFET состоит из интегрального драйвера и выходного каскада на полевых транзисторах с малым сопротивлением исток-сток в открытом состоянии. Цепочка R1,C1 увеличивает скорость перезарядки емкостей затворов выходного каскада и уменьшает паразитные колебания при их переключении. Диоды VD1 и VD2 препятствуют появлению выбросов напряжения на входе предоконечного каскада. Благодаря применению данного драйвера можно управлять MOSFET и IGBT транзисторами с емкостью затвора до 10-15 нФ. Испытания драйвера показали, что время нарастания выходного напряжения при емкостной нагрузке 10нФ не превышает 50нс.

Рис. 2. Блок – схема формирователя импульсов:

1 – микроконтроллер, 2 – знакосинтезирующий LCD-дисплей, 3 – клавиатура, 4 – MOSFET драйвер.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Шиянов Д.В., Евтушенко Г.С., Суханов В.Б., Федоров В.Ф. Лазер на парах бромида меди с высокой частотой следования импульсов // Квантовая электроника. – 2002. –

Т. 32. – №8. – С. 680-682.

2.Gubarev F.A., Evtushenko G.S., Zaikin S.S. Tandem excitation mode of operation of a copper bromide laser // Modern Technique and Technology MTT’2006: Conference proceedings /Tomsk, TPU, 2006. – C.33-36.

3.www.atmel.com

175