Хорариум: 45 + 0 + 0 = 45 часа
Кредити (ECTS): 4,0
Лектор: доц. д-р Иван Хълтъков
Анотация:
Курсът е едносеместриален, с хорариум от 3 часа лекции седмично или общо 45 часа. Избираем е за студентите от БС “Фотоника и лазерна физика”, “Физика”, “Инженерна физика”.
Дават се познания за изискванията, характеристиките и конструкцията към/на захранващите устройства за лазери. Основни раздели:
- уводна част;
- захранващи устройства за лазери с непрекъснато действие;
- захранващи устройства за лазери с импулсно-периодично действие;
- допълнителни електронни устройства.
Първият раздел е увод, посветен на мястото на захранващото устройство в общата схема на лазера и на особеностите на елементната база. Разгледани са видовете лазери от гледна точка на захранващото устройство, а също и волт-амперни характеристики на различните типовете разряди, използвани пряко или косвено за възбуждане на активната среда. В отделна тема се обсъждат характеристиките на пасивните и активните електронни елементи, използвани в лазерните занраващи устройства.
Във Втория раздел се излагат основните познания, свързани със захранващите устройства за лазери с непрекъснато действие. Първоначално е отделено внимание на губещите актуалността се принципи и решения. По-нататък подробно са разгледани съвременните идеи и схемни решения.
В Третия раздел се разглеждат захранващите устройства за лазери с импулсно - периодично действие. Най-напред описват методите и елементите за запасяване на електрическа енергия. Следва запознаване с идеите и устройствата за зареждане на кондензаторни батерии. Накрая подробно се анализират импулсните формиращи електрическите вериги за възбуждане на активната среда на лазера.
В Четвъртия раздел се прави преглед на допълнителни електронни устройства, служещи за: иницииране на газовия разряд, управление на електрооптични модулатори, управление на акустооптични модулатори.
Курсът е подходящ за всички онези, които се интересуват от теорията и техниката на захранващите устройства за лазери, а също и от съвременните захранващи устройства, работещи като генератори на напрежение или ток.
Оценката е текуща и се формира като средно-аритметична стойност от резултатите, показани на две контролни работи – една след средата на семестъра и друга през последната седмица от семестъра.
Контролните се провеждат и оценяват от преподавателя, водещ лекциите.
В първата контролна работа е обхванат материала от І, ІІ и от част от ІІІ раздели, а във второта - от ІІІ и ІV раздели. Контролните работи са под формата на отворени тестове, в които студентът отговаря най-често чрез изброяване, рисунка на схема или написване на формула и по-ряко чрез описания или извеждания. Всяко котролно се състои от девет въпроса, за всеки от които могат да бъдат получени 0, 1 или 2 точки. Оценката на резултатите от всяка работа се поставя въз основа на набрания брой точки, както следва:
- 3 - 10 до 11 т.;
- 4 - 12 до 13 т.;
- 5 - 14 до 15 т.;
- 6 - 16 до 18 т.
Предварителни изисквания:
Изслушани курсове по: Математически анализ / Математика, Математични методи на физиката, Обща физика, Основи на електрониката.
Програма на курса:
- Мястото на захранващото устройство в общата схема на лазера. Tипове лазери от гледна точка на захранващото устройство. Волт-амперни характеристики на типовете разряди, използвани пряко или косвено за възбуждане на активната среда. (2 часа)
- Особености при работата на електронните елементи в захранващи устройства за лазери. Пасивни елементи: резистор, кондензатор, дросел, трансформатор. Активни елементи: диод, биполярен транзистор, MOS транзистор, биполярен транзистор с изолиран затвор, тиристор, варистор. Газоразрядни елементи: разрядник, тиратрон, крайтрон. (3 часа)
- Захранващи устройства за лазери с непрекъснато действие, възбуждани с тлеещ разряд. Особености и изисквания. Конкретни схеми на типове захранващи устройства, губещи актуалността си. (2 часа)
- Захранващи устройства за лазери с непрекъснато действие, възбуждани с тлеещ разряд. Импулсен преобразувател с разделно натрупване и предаване на енергията. Описание на режима на непрекъснат ток през дросела. Практически схеми. (4 часа)
- Захранващи устройства за лазери с непрекъснато действие, възбуждани пряко или косвено с дъгов разряд. Особености и изисквания. Блокова схема и най-прости типове захранващи устройства. Импулсен преобразувател с едновременно запасяване и предаване на енергията. Компенсационен генератор на ток с импулсен преобразувател с едновременно запасяване и предаване на енергията. Импулсен преобразувател на напрежение, комбиниран с линеен генератор на ток. (6 часа)
- Общи особености на захранващите устройства за лазери с импулсно-периодично действие. Обща блокова схема. Специфични особености при отделните типове лазери. (1 час)
- Методи и устройства за зареждане на кондензатори. Специфични особености. Схема с генератор на напрежение и токоограничаващ резистор. Схема с генератор на синусоидално променливо напрежение. Схема с резонансен заряд. Схема с импулсен преобразувател с честотно-импулсна модулация. (3 часа)
- Методи и устройства за зареждане на кондензатори - продължение. Резонансен преобразувател с последователен трептящ кръг. Качествено описание. Математическо описание. Разновидности. Изисквания към елементите. (5 часа )
- Разрядни устройства за импулсни твърдотелни лазери, възбуждани с газоразрядни лампи. Особености на импулсните газоразрядни лампи. Устройства за иницииране на газовия разряд. Устройства за установяване на режим на дъгов разряд. RLC разрядна верига. Разрядна верига с натрупваща линия. Разрядна верига с постояннотоков комутатор. (4 часа)
- Разрядни устройства за импулсни газови лазери, възбуждани с напречен газов разряд. Особености и изисквания. Особености на волт-амперната характеристика на лавинния газов разряд. Съгласуване на електрическата схема с разряда. Разрядна схема с прехвърлящ кондензатор. Разрядна схема с LC инвертиращкръг. Разрядни схеми с натрупващи линии. (4 часа)
- Разрядни устройства за импулсни газови лазери, възбуждани с напречен разряд - продължение. Разрядни схеми с нискоенергетичен високоволтен предимпулс. Разрядна схема с допълнителен магнитен ключ. Разрядна схема с магнитна компресия на енергията. (3 часа)
- Захранващи устройства за газоразрядни лазери с метални пари. Особености. Конкретни конфигурации. (2 часа)
- Захранващи устройства за полупроводникови лазери. Особености и изисквания. Конкретни конфигурации. (2 часа)
- Допълнителни електронни устройства, използвани в различните типове лазери. Устройства за иницииране на газов разряд. Устройства за управление на електрооптични модулатори. Устройства за управление на акустооптични модулатори. (4 часа )
Формата на контрол е текуща оценка
Основна литература:
- Marty Brown, “Power Supply Cookbook”, 2nd ed., Newnes, Butterworth–Heinemann (2001).
- Abraham, I. Preston, “Switching Power Supply Design,” 2nd ed., McGraw-Hill (1998).
- И.С. Маршак, "Импулсние источники света", Москва, Енергия (1978).
- К.Д. Шмелев, Г.В. Королев, "Источники електропитания лазеров", Москва, Енергоиздат (1981).
Допълнителна литература:
- O. Svelto, “Principles of Lasers”, 5th ed., Springer (2002).
Съставил програмата: доц. д-р Иван Хълтъков
14.01.2013 г.
Вашите коментари изпращайте
тук
2015-10-13
