Устройство ввода ВЧ (согласующее устройство) в газовый лазер с ВЧ накачкой Опции

[BIBIGON]

Народ, кто нибудь заниался или сталкивался с таким вещами именно для лазерной техники?
Что бы не посчитали за оффтоп, обЪясню в кратце, ну а те кто вкурсе о чем я, то тонкости уж знают:
Накачка газового лазера производится ВЧ энергией, на частоте 81.36МГц(в моем случае), соответственно ВЧ тракт нужно подвести к лазерной головке, активная составляющая импеданса которой примерно 1 Ом.
Помогите информацией если кто вкурсе такой экзотической техники.

[proxi]

Народ, кто нибудь заниался или сталкивался с таким вещами именно для лазерной техники?
Что бы не посчитали за оффтоп, обЪясню в кратце, ну а те кто вкурсе о чем я, то тонкости уж знают:
Накачка газового лазера производится ВЧ энергией, на частоте 81.36МГц(в моем случае), соответственно ВЧ тракт нужно подвести к лазерной головке, активная составляющая импеданса которой примерно 1 Ом.
Помогите информацией если кто вкурсе такой экзотической техники.

Как известно критерий передачи максимальной мощности, это согласование, так что проще паренной репы: либо делаете свой ввод - антенну, либо согласуете с существуюшей а моща должна быть большая, ИМХО килловаты, так что кувыркайтесь, а еще в зависимости от параметров газа, плазма не плазма, антенна расстраивается... навеянно параллельными темами, а передатчик ламповый? вот уж здесь точно нужны триоды...

[khach]

Очень мутное занятие- согласовывать фидер на резонатор с плазмой. Когда плазма горит, это совсем другой случай, чем перед поджигом. А если поджигать надо той же ВЧ системой (без вспомагательной искры)- то вообще ховайся. КСВ прыгаает от 1:1 до 1:10 и больше в момент поджига. Так что только автоматический тюнер нагрузки (П-контур с управлением конденсаторами от моторчиков) с возможностью усилителя кратковременно (десятки секунд) выдерживать режим работы на дико рассогласованную нагрузку. НУ и направленный ответвитель двунаправленный, и стабилизировать мощность отдаваемую в плазму при минимуме отраженной. Система стабилизации отнюдь нетривиальна.

[proxi]

Очень мутное занятие- согласовывать фидер на резонатор с плазмой. Когда плазма горит, это совсем другой случай, чем перед поджигом. А если поджигать надо той же ВЧ системой (без вспомагательной искры)- то вообще ховайся. КСВ прыгаает от 1:1 до 1:10 и больше в момент поджига. Так что только автоматический тюнер нагрузки (П-контур с управлением конденсаторами от моторчиков) с возможностью усилителя кратковременно (десятки секунд) выдерживать режим работы на дико рассогласованную нагрузку. НУ и направленный ответвитель двунаправленный, и стабилизировать мощность отдаваемую в плазму при минимуме отраженной. Система стабилизации отнюдь нетривиальна.

Да, совершенно верно и я о том же...особо можно будет пораскинуть мозгами над антенным тьюнером ...
ну и конечно ламповым возбудителем , хотя с выбранной частотой, явный прокол...

[Georgy]

Если в суть смотреть, согласовывать надо процесс горения плазмы.
До поджига разве надо это делать?
Поджиг производится быстро, или предусмотреть неаварийность этого процесса.

[khach]

Если в суть смотреть, согласовывать надо процесс горения плазмы.
До поджига разве надо это делать?
Поджиг производится быстро, или предусмотреть неаварийность этого процесса.

А без согласования он может незажечься... Имею время от времени секс с ремонтом машин плазменного травления. Вот там похожая история. Только частота 13Мгц и мощности до 2 кВт.
@BIBIGON
Можете пару статей по устройству своего лазера кинуть (конфигурация резонатора, плазмы, рассчет полей в симуляторе, ЭМ симуляция плазмы кодом PIC, температруры ионов итд)? МОжет тогда чего и посоветуем по согласованию. А почему такая частота жестко заданная? Или используется циклотронный нагрев ионов в магнтном поле?

[BIBIGON]

Согласовывать нужно только режим когда уже есть плазма, тоесть появилась активная составляющая в нагрузке. Когда идет процес поджига то нагрузка без активной составляющей, чисто реактивная, в нашем случае емкостной характер. КСВ на время поджига 100, поджигаем импульсами 10мкс со скважностью 10, усилок ВЧ транзисторный на 278блф, транзисторы "дубовые" на обрыв 10мкс держат аж номинальную мощу. Ну собственно для вч блока побарабану что там с плазмой. Гонка конечно идет за кпд и за то что бы плазма между электродами была максимально однородна. Хочется сделать ввод не в точку а разнести его по электроду.
Потом проблемма еще в том что я только начал заниматься этой штуковиной и в этой канторе я один кто вч занимается а остальные все оптики и в вч не рубят совсем и процессы происходящие при поджиге и горении понимают чисто имперически, тоесть мне еще предстоить понять истинну процесса
По словам оптиков(у них уже есть лазер), их согласующее устройство представляет колебательный контур параллельный, с помощью переменной емкости по их словам они для поджига настраивают контур на резонанс, амплидуа напряжения возрастает и получается пробой и плазма рождается, но с такой настройкой контура нет нормального согласования на саму плазму и в непрерывке соответственно работать не получиться, и они обратно крутят кандер для уже работчего режима согласования.
Я посмотрел лазерную головку, действительно вся система электродов, бочки в которой они расположены и согласующего устройства представляет несколько колебательных контуров, подключившись обзором у видел резонансы но далеко не там где они ожидались, и выкручивание согласующего кандера не влияет на положение этих резонансов, да и контура то работают там как режекторы, подавляют частоту. У меня пока что позникло предположение что этим кандером они добиваются максимума пучности, так как в момент поджига мы работаем чисто на реактивную нагрузку.
Но до исстинного понимания я пока еще не дошел.

[BIBIGON]

Неужели никто ничем помочь не может?

[khach]

Дык чем помогать, если ничего неизвестно? Задача нестандартная, что бы ее решать требуется знать конфигурацию плазмы, число точек ввода ВЧ мощности в плазменный канал. Сосредоточенные или распределенные антенны итд. А в общем виде уже сказали- П-контур с моторчиками и КСВметр. Антенны- или хеликалы, или петля, или щели, вариантов много. Число антенн определяет распределение параметров плазмы по длине лазерного резонатора. Если возбуждать в одном месте, оно очень неравномерным будет. Приходиться делать многоточечное или распределенное возбуждение, и тогда кроме импеданса надо еще и фазы согласовывать.
Симулировать такую штуку почти бесполезно- симуляторы обламываются на неоднородной плазме.
Зажигать, согласовывать все точки ввода энегрии, прогонять вдоль и поперек трубы световодный зонд и спектрометром снимать интенсивность газовых линий. Строить трехмерную карту интенсивностей свечения (распределние энергии ионов). На основании катры менять прараметры подводимой ВЧ мощи.
Скажите хоть что за рабочее тело в этом лазере, прокачка газа есть или нет, конфигурация резонатора, а то гадаем тут на кофейной гуще...

[BIBIGON]

Дык чем помогать, если ничего неизвестно? Задача нестандартная, что бы ее решать требуется знать конфигурацию плазмы, число точек ввода ВЧ мощности в плазменный канал. Сосредоточенные или распределенные антенны итд. А в общем виде уже сказали- П-контур с моторчиками и КСВметр. Антенны- или хеликалы, или петля, или щели, вариантов много. Число антенн определяет распределение параметров плазмы по длине лазерного резонатора. Если возбуждать в одном месте, оно очень неравномерным будет. Приходиться делать многоточечное или распределенное возбуждение, и тогда кроме импеданса надо еще и фазы согласовывать.
Симулировать такую штуку почти бесполезно- симуляторы обламываются на неоднородной плазме.
Зажигать, согласовывать все точки ввода энегрии, прогонять вдоль и поперек трубы световодный зонд и спектрометром снимать интенсивность газовых линий. Строить трехмерную карту интенсивностей свечения (распределние энергии ионов). На основании катры менять прараметры подводимой ВЧ мощи.
Скажите хоть что за рабочее тело в этом лазере, прокачка газа есть или нет, конфигурация резонатора, а то гадаем тут на кофейной гуще...

Мне и стоит задача сделать многоточечный ввод. Рабочее тело СО2, прокачки газа нет. Может литература есть какая, на эту тему?
Кстати а почему плазму не промоделировать? Ведь ее распределение будет соответствовать рисунку напряженности поля между электродами, и неужели не посчитает прога поле в ближней зоне, ведь посути система электродов (один сигнальный другой земельный) это антенна.

[khach]

Мне и стоит задача сделать многоточечный ввод. Рабочее тело СО2, прокачки газа нет. Может литература есть какая, на эту тему?
Кстати а почему плазму не промоделировать? Ведь ее распределение будет соответствовать рисунку напряженности поля между электродами, и неужели не посчитает прога поле в ближней зоне, ведь посути система электродов (один сигнальный другой земельный) это антенна.

CO2 без прокачки? Это странно (если мощность конечно более десятка ватт ожидается). Для таких лазеров обычно навивали многозаходную геликоидальную антенну вдоль трубы. Посмотрите штатовский патент 4689798 и связанные с ними. Если труба была длинная, то навивали две антенны с противоположных концов трубы. Но тогда ставили два усилителя ВЧ, каждый согласовывали по импедансу, а фазовый сдвиг настраивали перед усилителями. со стороны задающего генератора.
Кстати, усилители ставили в самой трубе, и кабеля 50 ом там как такового небыло- согласующее устройство стояло сразу на выходе усилителя. А согласовалка- звено LC, Зажигали на сильно пониженной мощности, что бы усилитель не сдох от отраженной волны. Ну и была начальная искра (электрод дополнительный впаянный около антенны) На него подавали искру чуть ли не с мопедной катушки зажигания с примитивным транзисторным автогенератором.

[BIBIGON]

CO2 без прокачки? Это странно (если мощность конечно более десятка ватт ожидается). Для таких лазеров обычно навивали многозаходную геликоидальную антенну вдоль трубы. Посмотрите штатовский патент 4689798 и связанные с ними. Если труба была длинная, то навивали две антенны с противоположных концов трубы. Но тогда ставили два усилителя ВЧ, каждый согласовывали по импедансу, а фазовый сдвиг настраивали перед усилителями. со стороны задающего генератора.
Кстати, усилители ставили в самой трубе, и кабеля 50 ом там как такового небыло- согласующее устройство стояло сразу на выходе усилителя. А согласовалка- звено LC, Зажигали на сильно пониженной мощности, что бы усилитель не сдох от отраженной волны. Ну и была начальная искра (электрод дополнительный впаянный около антенны) На него подавали искру чуть ли не с мопедной катушки зажигания с примитивным транзисторным автогенератором.

вообще то ожидаем в луче 3кВт.
Честно говоря то что вы описали я не совсем понял.
у на система такая труба(бочка) в которой расположены параллельно оси симетрии трубы два электрода также паралельныее между собой, один электрод земля, другой сигнальный(на который вч подается). В бочке смесь газов, но излучает именно СО2 под вакуумом.
Вот с антеннами я чето не очень понял как это?

[DS]

вообще то ожидаем в луче 3кВт.

Лазер на 1 сек работы рассчитан, без прокачки ?

[khach]

вообще то ожидаем в луче 3кВт.
Честно говоря то что вы описали я не совсем понял.
у на система такая труба(бочка) в которой расположены параллельно оси симетрии трубы два электрода также паралельныее между собой, один электрод земля, другой сигнальный(на который вч подается). В бочке смесь газов, но излучает именно СО2 под вакуумом.
Вот с антеннами я чето не очень понял как это?

Блин, КПД в 10% для самоделки это будет очень хорошо... 30 Квт накачки. Порвет бочку...
А вообще у таких лазеров электроды являются конструктивным конденсатором резонансного контура (индуктивность, обычно одновитковая, расположенна где-то сбоку). Поэтому проблем со вводом ВЧ вообще нет- выбираем коэффициент связи с контуром обычным LC звеном. Другое дело, что обычно электроды секционируют, т.е это система связанных контуров, что бы плазма горела равномерно по длине. Ну и подстраивают частоту генератора, следя за частотой колебательного контура, или вообще делают ламповый автогенератор используя внутрирезонаторный контур в качестве частотозадающего.
Форма электродов надеюсь параболическая ( что бы плазма горела в потенциальной яме и не касалась электродов). Ну и кварцевые или керамические прокладки между электродами и плазменным каналом надеюсь есть, а то загадится плазма металлом с электродов мгновенно...

А по поводу антенны- ну устройство для излучения ВЧ энергии из источника куда-либо принято называть антенной. Я грешным делом подумал, что у вас что-то маломощное, до киловатта, там конструктивный резонансный контур сделать трудно, поэтому применят разнообразные антенны вдоль трубы.

[BIBIGON]

Блин, КПД в 10% для самоделки это будет очень хорошо... 30 Квт накачки. Порвет бочку...
А вообще у таких лазеров электроды являются конструктивным конденсатором резонансного контура (индуктивность, обычно одновитковая, расположенна где-то сбоку). Поэтому проблем со вводом ВЧ вообще нет- выбираем коэффициент связи с контуром обычным LC звеном. Другое дело, что обычно электроды секционируют, т.е это система связанных контуров, что бы плазма горела равномерно по длине. Ну и подстраивают частоту генератора, следя за частотой колебательного контура, или вообще делают ламповый автогенератор используя внутрирезонаторный контур в качестве частотозадающего.
Форма электродов надеюсь параболическая ( что бы плазма горела в потенциальной яме и не касалась электродов). Ну и кварцевые или керамические прокладки между электродами и плазменным каналом надеюсь есть, а то загадится плазма металлом с электродов мгновенно...

А по поводу антенны- ну устройство для излучения ВЧ энергии из источника куда-либо принято называть антенной. Я грешным делом подумал, что у вас что-то маломощное, до киловатта, там конструктивный резонансный контур сделать трудно, поэтому применят разнообразные антенны вдоль трубы.

я сам в лазерной технике понимаю столько сколько по физике в универе проходили, сам занимаюсь вч, и неочень понимаю про плазму и ее физику.
в принципе на кпд 10% мы и расчитываем, и на данном этапе так и вводим вч как вы сказали через lc согласующую цепочку, но вот наши лазерщики хотят теперь вводить вч по всей длинне электрода, типа думают, что однородность плазмы повысится. Короче я мудюсь с их лазером и блин они толком ничего не могум сказать и я пока понять ничего не могу.