氣體激光器電源的特點
出處:HIGHWAY 發(fā)布于:2011-07-15 16:03:32 | 2208 次閱讀
大多數(shù)氣體激光器的泵浦,是依靠工作物質(zhì)的氣體放電來實現(xiàn)的。眾所周知、氣體放電具有負阻特性,即隨放電電流的增加,放電電壓下降,其伏安特性 U=f(I) 式中,dU/dI﹤0。
因此,氣體激光器電源必須能產(chǎn)生使氣體放電所需的起燃高壓(也叫觸發(fā)電壓),而且還必須給出激光器維持正常工作所需的電流和電壓。
為消除負阻的影響,電源輸出端接激光器時要串聯(lián)一個數(shù)值較大的電阻,如圖4-1所示,這個電阻通常叫鎮(zhèn)流電阻。

根據(jù)圖4-1(a),可寫出回路方程

圖4-1(b)中,曲線2表示氣體放電的伏安特性,曲線1表示激光器的直流負載線。顯然,在兩條相交處,激光器才可能放電。它們通常有兩個交點A和B,但只有B點是穩(wěn)定工作點,它滿足下列條件 RD + R+ RDG>0 (4-3) 式中,RDG為氣體放電的動態(tài)電阻(負值),它隨氣體混合物、壓力和電流的大小而變化。He-Ne激光器的負阻為40~50k。
從式(4-3)可以看出,要滿足穩(wěn)定工作的條件,激光器電源的動態(tài)電阻RD愈大愈好。動態(tài)電阻無窮大的電源是理想的電流源,所以氣體激光器的電源應該是穩(wěn)流電源。
為了滿足式(4-3),設計中應努力提高激光器電源的動態(tài)電阻。但是,鎮(zhèn)流電阻R一般不能省掉,原因有兩個:一是如上所說可以抵消負阻RDG的影響,二是有利于減少寄生電容對激光器工作的影響。
在He-Ne激光器電源中,R的大小如下選擇 R≥1.2RDG
如果要求放電電流是可調(diào)的,那么R值的大小對電源輸出電壓會產(chǎn)生較大影響。特別是在大的放電電流情況下,RDG變小,較小的R值也能滿足式(4-3)的要求。此時使用固定值得R不僅降低了電源的輸出電壓,而且產(chǎn)生過多的功率損耗,使電源效率降低。為了解決這個問題,采用由電阻、穩(wěn)壓二極管組成的組合式鎮(zhèn)流兩絡,可使R值得到步進式自動調(diào)節(jié)。
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