Введение

По принятой терминологии лазер состоит из излучателя и источника питания. Преимущественное распространение в технических применениях получили лазеры, преобразующие электрическую энергию в энергию когерентного излучения, поэтому подавляющее большинство источников питания лазеров представляют собой источники электропитания.

Термин ИП лазера несколько шире, чем ИП радиоэлектронного устройства, т.к. ИП лазера должен обеспечивать излучатель всеми необходимыми токами и напряжениями. Например, в случае газоразрядного лазерного излучателя постоянного тока ИП наряду с основным энерговкладом должен осуществлять инициирование разряда в газе. Следовательно, минимальный набор структурных элементов ИП лазера: повышающий трансформатор, выпрямитель и фильтр, дополняется схемой зажигания разряда.

ИП, как техническое устройство, имеет входные, выходные и удельные характеристики. Причем входные характеристики ИП будут являться частью входных характеристик лазера в целом, а его удельные характеристики также войдут в удельные характеристики лазера. Кроме того, поскольку лазер служит преобразователем электрической энергии в энергию когерентного излучения, а эффективность энергетических преобразований характеризуется КПД, то без знания КПД ИП невозможна оценка КПД всего лазера.

Следовательно, специалист по лазерным системам должен представлять особенности строения ИП, обусловленные электрическими характеристиками излучателя, а также уметь грамотно оценивать основные параметры ИП, как составной части лазера.

1. Расчет электрических характеристик газоразрядного излучателя постоянного тока

Если высокая когерентность и монохроматичность излучения лазера определяются в основном принятыми техническими решениями излучателя, то стабильность его выходной мощности в немалой степени зависит от выходных характеристик ИП, так как колебания разрядного тока проявляются как флуктуации мощности излучения.

В качестве первичного источника электроэнергии газоразрядных лазеров в подавляющем большинстве случаев выступает электросеть переменного тока. При преобразованиях переменного тока в постоянный путем его выпрямления и фильтрации тот или иной уровень пульсации выходного напряжения ИП (источника питания) имеет место. За снижение уровня пульсации приходится расплачиваться усложнением ИП и ухудшением его массогабаритных, энергетических и экономических показателей. Поэтому, следует разумно назначать допустимый уровень пульсаций на выходе ИП, исходя из требований по стабильности выходной мощности лазера, диктуемых областью его применения. Например, для лазерной указки, учитывая инерциальность органов зрения, допустимы 50-герцовые мерцания лазерного пучка практически до полного его погасании, что является недопустимым при использовнии лазера в быстродействующих измерительных системах.

Мощность излучения и допуски на ее стабильность относятся к основным параметрам лазера, поэтому они входят в число исходных данных при проектировании ИП. Зависимость выходной мощности излучения лазера от тока разряда называется ватт - амперной характеристикой (ВтАХ). ВтАХ многих, нашедших практическое применение газоразрядных лазеров, немонотонна. При некоторых значениях тока мощность излучения достигает своего максимального значения(см. рис. 1.).

Рис. 1. Вид типичной ВтАХ углекислотного лазера