器的发光。它初次显现了低电压鼓励的优越性。那时,还有许多不完善的当地。存在的首要缺陷是:放电不均匀,耦合功率差、线圈电感太大,约束
虽然已有26年多的研发、运用前史,但当时它仍处于开展与改善阶段。其总的研发方向是:削减相关本钱、增加寿数、进步输出功率和功率、减小体积和质量,改善牢靠性,进步各项性能指标,以习惯任何用处的需求。
用于CO2激光器的典型作业气体内含有:二氧化碳、氮、氦和氙。氮气和氦气有利于放电的均匀性。氙气对RF放电激光器的功率和功率具有积极影响。增加5%氙气可使功率进步24%。
一般单模结构器材,单位长度注入的接连(射频)鼓励功率限于2~6W/cm,转化功率为10%~20%,对激光电源的一般要求为:安稳牢靠、修理便利、功率高、尺度小、本钱低。
输入参数:沟通输入电压220V;沟通输入电流1.5A;开关电源输出直流电压30V;开关电源输出电流8A。
RF电源:输入功率160W;作业频率40MHz;输出波形正弦波;带宽△f3MHz;功率70%。
调制器:脉冲调制频率0~100kHz方波接连可调;占空比接连可调;起伏调准则100%。
图1中第1部分为整流滤波电路,选用全波桥式整流与电容滤波将220V沟通变为311V滑润直流。第2部分为开关电源,将311V直流变为100kHz脉冲电流,再经电容、电感滤波后变为30V、8A直流。第3部分包含由振动器与扩大器两部分所组成的RF电路(如虚线框内所示)。将输入直流经晶振变为40MHz,6W射频。再经14.28dB增益的扩大器,扩大后输出为40MHz,160W。第4部分为脉冲作业的调制器。第5部分为匹配网络。
本文将要点介绍第3部分和第4部分。电路如图2所示。振动器由晶体管V2、电感线、石英晶体振动器G等组成。晶体振动电路发生6W、40MHz正弦振动波,经3:1传输线变压器T,推进推挽功率扩大器。推挽功率扩大器由晶体管V3、V4,电感L3、L2,电阻器R13、R14、R15,电容器C9、C10与变压器T组成D类电流开关推挽扩大器,两个晶体管轮番导通。为了寻求小型化,进步功率是要害,因而选用D类电流开关推挽扩大器是一种必然结果。这一点可由下述作业进程的剖析清楚地看出。
当晶体管导通时,C极电流的基波重量为最大,回路中点电压也等于最大值Umax,在中心点处的电压平均值等于电源电压。因而(当UCC30V时),
UCS0,则C100%,这是D类电流开关推挽扩大电路的长处,为此设计时应留意尽量选取饱满压下降的功率晶体管。
脉冲作业由图1中第4部分调制器操控。调制器的原理电路见图2,它以IC1与IC2为主体,组成起伏键控调制器,归于数字信号调幅的线中S开关置于OFF关断方位。脉冲作业时,将S开关置于ON接通方位。脉冲调制的作业进程是:使用一个矩形脉冲序列的基带信号对振动器晶体管V2的振动起伏来操控。由操控振动电路的起振与停振到达调制的意图。由电位器RP4操控调制频率,由RP7操控脉冲宽度。所以,调制频率与调制脉宽皆可作到接连可调。
第5部分是阻抗匹配网络。负载阻抗匹配的意图是消除不匹配负载的反射。办法是引进电抗性元件(电容、电感或传输线)。人为地发生一个或数个反射波。使它与本来不匹配负载发生的反射波彼此抵消。使激光器的输入阻抗与RF电源的输出阻抗互为共轭复数。匹配网络大体上分为两种,一种是集总参数匹配网络,其首要方法有L型、T型、型等[3]。这种匹配网络的首要缺陷是:刺进耗费大、噪声大、体积大。另一种是散布参数匹配网络,是1/4波长传输线,这就克服了上述集总参数匹配网络的缺陷。它的理论联系最简略。由传输线任一点上的电压和电流方程即可便利地导出下列1/4波长(或1/4波长奇数倍)阻抗交流方法为:Z0=(10)
Z01/4传输线传输线电缆。它一端接电源,另一端接激光头。该RF电源如作积木式结构使用,一起可满意输出激光30W,60W等激光器的需求。
最终是关于激光头的准电感谐振技能。为了使输入射频沿激光器长度,电压散布均匀,参加一对电感并联在谐振腔上下电极之间。这样,因为电感负导纳的补偿效果,使激光器沿长度上的驻波比大起伏下降,失副角小于9,理论计算结果电压不均匀度小于3%。