ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА, 2007, № 2, с. 158-159
_ ПРИБОРЫ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ _
--В ЛАБОРАТОРИЯХ -
УДК 621.3.316721
ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ ЛАЗЕРНЫХ ДИОДНЫХ МОДУЛЕЙ ДЛЯ НАКАЧКИ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ЛАЗЕРОВ
© 2007 г. В. В. Тогатов, С. В. Гагарский, П. А. Гнатшк, Ю. И. Черевко
Поступила в редакцию 16.10.2006 г.
Блок питания предназначен для импульсной накачки одной или двух последовательно включенных лазерных линеек, которые в свою очередь осуществляют накачку твердотельного лазера. По сравнению с известными аналогами разработанный блок обладает большей универсальностью, меньшими габаритами и обеспечивает независимость температурного режима лазерных линеек от длительности паузы между импульсами тока, начиная с первого импульса.
Блок питания (рис. 1) выполнен в виде единой печатной платы, на которой расположены следующие модули:
- управляемый источник тока лазерных линеек, построенный по схеме модулятора с частичным разрядом накопительной емкости, в котором коммутирующим элементом является линейный источник тока. Этот модуль по заданной программе формирует импульсы тока накачки и дежурного тока;
- два термоэлектрических контроллера, обеспечивающих независимую температурную стабилизацию лазерных линеек с помощью элементов Пельтье;
- схема регистрации сигнала с фотодетектора, осуществляющая контроль лазерного излучения;
- управляемый блок питания пилотного лазера, расположенного в диодном модуле;
- управляемый высоковольтный источник (до 4 кВ), напряжение с которого подается в схему модулятора, управляющего оптическим затвором твердотельного лазера;
- микроконтроллер, управляющий всеми компонентами блока питания; он выставляет параметры режима накачки и контролирует реальные величины этих параметров, через него осуществляется связь компонентов блока питания с персональным компьютером.
Кроме того, на плате расположены источники питания двух вентиляторов с контролем их состояния, а также светодиоды, индицирующие состояние блока питания.
Разработана компьютерная программа VLC3 для управления режимом работы блока питания по COM-порту или USB. Основное окно програм-
мы VLC3 показано на рис. 2. В правой части окна приведены текущие значения параметров, в левой - вновь устанавливаемые значения. Из параметров накачки устанавливаются величины тока накачки и дежурного тока, а также длительности импульса накачки и паузы между импульсами. Из параметров термоэлектрических контроллеров независимо устанавливаются и регистрируются температуры обеих лазерных линеек, а также регистрируется температура общей горячей стороны элементов Пельтье. Регистрируется ток (или мощность) фотодетектора, включается питание пилотного лазера и устанавливается напряжение высоковольтного источника.
Кроме установки и регистрации параметров, в программе предусмотрено переключение режима работы блока либо от внутреннего генератора, либо от внешних синхроимпульсов. В режиме внешней синхронизации блок может работать без подключения к компьютеру. Реализована программная индикация состояния всех модулей, расположенных на плате, а также предусмотрен контроль внешних логических сигналов. Меню программы позволяет производить расширенную настройку параметров каждого модуля и опреде-
Рис. 1. Печатная плата блока питания.
ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ ЛАЗЕРНЫХ ДИОДНЫХ МОДУЛЕЙ
159
лять логические условия допустимой рабочей области.
Питание платы осуществляется от двух источников постоянного тока: 24 В и 5 В.
Основные параметры блока питания. Максимальная амплитуда импульса тока накачки 100 А; длительность импульса тока накачки 60-400 мкс; средняя мощность, передаваемая в лазерные линейки, <100 Вт; максимальная частота повторения импульсов накачки 5 кГц; нестабильность амплитуды импульса тока <1%; нестабильность средней мощности выходного оптического излучения в режиме модуляции добротности и удвоения частоты <1.6%. Долговременные измерения нестабильности оптической мощности проводились в течение 16 ч на выходе одномодового Nd3+:YVO4-лазера с продольной импульсной накачкой лазерным диодным модулем J0LD-70-CPXF-1L с частотой повторения 2 кГц при энергии выходных импульсов на удвоенной частоте (532 нм) порядка 1 мДж и длительности <4 нс. Максимальное напряжение на лазерных линейках 4.4 В; максимальный дежурный ток через лазерные линейки 10 А; диапазон установки температуры элементов Пельтье с шагом 0.1°С 15-30°C; максимальное напряжение на элементах Пельтье 24 В; максимальный ток через каждый элемент Пельтье 8 А; максимальная мощность на каждом элементе Пельтье 150 Вт; напряжение высоковольтного источника 1500-4000 В; максимальная мощность высоковольтного источника 12 Вт; линейный диапазон измерения фототока 0.01-40 мкА; задержка выходного синхроимпульса относительно окончания тока накачки 0-400 мкс; габариты платы 120 х 150 х 40 мм.
Импульсный блок питания разработан при поддержке компании Vitro Laser GmbH (Германия) для питания лазерных диодных модулей серии JOLD-CPXF. В настоящее время блок питания в сочетании с излучателем VLC3 используется в составе технологических установок, предназначенных для лазерной гравировки в объеме прозрачных диэлектриков.
Рис. 2. Основное окно программы VLC3.
Адрес для справок: Россия, 197101, Санкт-Петербург, ул. Саблинская, 14, Государственный университет информационных технологий, механики и оптики (СПбГУИТМО). E-mail: gnatyuk@mail.ru
ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА < 2 2007
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.