1.15. Устройство ОКГ на твердом теле

Конструкция квантового генератора зависит от используемой активной среды, ее агрегатного состояния и физических свойств.

Все оптические квантовые генераторы на твердом теле состоят из трех основных блоков: блок излучения, блок питания и блок запуска.

Рассмотрим наиболее характерную конструкцию квантового генератора на рубине (рис. 1.16).

Блок излучения служит для обеспечения условии, необходимых для генерации вынужденного излучения. Он состоит из рубинового стержня диаметром 5—7 мм и длиной 50—70 мм с резонатором, импульсной ксеноновой лампы с запускающим электродом и отражателя из алюминиевой фольги.

Блок питания обеспечивает запас энергии в двух конденсаторах: основном и вспомогательном . Он состоит из силового трансформатора три кенотрона (выпрямителя) и конденсатора

Напряжение от основного конденсатора подается на электроды ксеноиовой импульсной лампы.

Блок запуска необходим для подачи импульса высокого напряжения на запускающий электрод импульсной лампы, чтобы обеспечить начальный пробой газа в лампе. Он состоит из трансформатора выпрямителя вспомогательного конденсатора и импульсного трансформатора

Генератор, показанный на рисунке, работает следующим образом. При включении переключателя К в положение 1 на трансформаторы подается напряжение сети 120 В. Со вторичных обмоток этих трансформаторов напряжение подводится к выпрямителям. Выпрямленным напряжением конденсаторы заряжаются до напряжения , которое контролируется по киловольтметру. При этом основной конденсатор уже подключен к импульсной лампе.

Затем переключатель К переводят в положение 2. При этом трансформаторы отключаются от сети, а вспомогательный конденсатор разряжается через импульсный трансформатор на запускающий электрод.

Рис. 1.16. Принципиальная электрическая схема

— выпрямители; Си конденсаторы; — трансформаторы; К — переключатель; Др — дроссель; Л — лампа-вспышка.

Так как отношение витков в трансформаторе то импульсное напряжение На запускающем электроде по сравнению с напряжением на конденсаторе возрастает с 400 В до Этот импульс и вызывает начальную ионизацию газа в лампе. Сопротивление в лампе вследствие ноннзации падает, и через нее разряжается конденсатор вызывая мощную световую вспышку, обеспечивающую возбуждение атомов хрома в рубиновом кристалле. Для получения нового импульса необходимо снова зарядить конденсатор.

Очевидно, что при такой схеме квантовый генератор может работать только в импульсном режиме. Частота следования импульса определяется электрическими параметрами схемы и тепловыми характеристиками излучающего кристалла, т. е. условиями отвода тепла, выделяющегося в кристалле активной среды в результате «внутренних потерь» излучения.

Подобную конструкцию и схему имеют почти все оптические квантовые генераторы на рубине. Они отличаются лишь типом применяемой лампы накачки и формой отражателя.

Существуют, однако, и оптические квантовые генераторы, работающие в непрерывном режиме, электрическая схема которых,

Рис. 1.17. (см. скан) Технологическая установка К-ЗМ.

конечно, отличается от приведенной на рис. 1.16. Успешно работают в непрерывном режиме кристаллы иттрий-алюминиевого граната с неодимом, вольфрамата кальция с неодимом, фтористого кальция с двухвалентным диспрозием и др.

Поскольку вопросам применения ОКГ в различных областях науки и техники посвящено большое количество литературы, мы не будем здесь останавливаться на этом. Приведем лишь фотографию технологической установки, использующей твердотельные активные элементы (рубин, гранат, стекло с неодимом) (рис. ,1.17). Установки К-ЗМ выпускаются отечественной промышленностью. Они способны выполнять целый ряд технологических операций: сверление отверстий и гнезд, сварку, поверхностную обработку.