Разработка и синхронизация полупроводниковых источников накачки для активных элементов на самоограниченных переходах в парах металлов

Аннотация

Работа посвящена разработке нетипичных способов возбуждения активных элементов бистатического лазерного монитора для визуализации быстропротекающих процессов в условиях мощной фоновой засветки. Практическая значимость работы заключается в увеличении временного разрешения бистатического лазерного монитора, а также улучшения параметров визуализации за счет минимизации джиттера импульсов излучения. Для достижения поставленной цели были разработаны полупроводниковые источники возбуждения активных сред на парах бромида меди, а также выполнена их синхронизация в импульсно-периодическом режиме. Разработанные источники представляют собой массив идентичных коммутационных ячеек. Каждая ячейка включает в себя накопительный конденсатор, коммутатор и трансформатор. В качестве коммутаторов были выбраны мощные IGBT-транзисторы HGTG27N120BN, при переключении которых накопительные конденсаторы разряжаются через первичную обмотку трансформатора, в результате чего индуцируется импульс напряжения во вторичной обмотке. Нагрузкой трансформатора являлась газоразрядная трубка (ГРТ) малогабаритного усилителя яркости с указанными геометрическими параметрами (l=40 см, d=2,5 см, V=196 см³). Одновременная коммутация 10 идентичных ячеек обеспечивала пробой ГРТ. Мощность излучения активного элемента в режиме генератора составила 665 мВт. Разработанный усилитель яркости с полупроводниковой накачкой использовался в схеме бистатического лазерного монитора для визуализации тестового объекта. Накачка второго активного элемента, источника подсветки (l=90 см,
d=5 см, V=1767 см3), осуществлялась с помощью тиратрона ТГИ1-1000-25. Частота следования импульсов излучения источника подсветки и усилителя яркости составила 10,5 и 21 кГц соответственно, в результате чего каждое второе изображение формировалось с увеличенной яркостью и контрастом.  Наибольшее значение джиттера импульсов излучения при этом составило 16 нс. Среднее значение джиттера составило 6 нс. Также был проведен эксперимент по синхронной накачке активных элементов двумя идентичными полупроводниковыми источниками возбуждения. Полученный массив осциллограмм тока и напряжения ГРТ показывают, что в большинстве случаев джиттер отсутствовал полностью, а при появлении не превышал 4 нс. Визуализация при такой конфигурации источников не была выполнена, поскольку мощность полупроводникового источника (465 Вт) оказалась недостаточной для возбуждения источника подсветки,
в связи с чем предложены варианты ее увеличения.