172114. lajstromszámú szabadalom • Berendezés gázlézer frekvenciájának automatikus beállítására és ellenőrzésére
3 172114 4 A váltakozó áramú 1 feszültségforrás a 2 egyenirányítón át befolyásolja a 3 beállítótagot. A 3 beállítótag piezoelektromos kerámiából áll, amelyen az interferométert képező két tükör egyike van elhelyezve. A piezoelektromos kerámia hosszváltozása megváltoztatja az 5 tükör és a piezoelektromos kerámián elhelyezett tükör közötti távolságot. A sugár útjában van elhelyezve a 4 kisülési cső. A távolságváltozás a lézer teljesítményének amplitúdómodulációját idézi elő a fényteljesítménygörbén (7. ábra). A fényjelet a 6 vevővel váltakozó áramú jellé alakítjuk át és erősítjük. A 7 erősítő után kapott váltakozó feszültség amplitúdója első közelítésben attól függ, hogy milyen meredek a fényteljesítménygörbe a munkapontban. Ha a szabályozás az egyik minimumban (a továbbiakban lamb-dip) történik (2. ábra), a rendelkező jel a piezokerámiát a lamb-dip ±Yxw környezetében levő pontra állítja be. Ebben a pontban a fényteljesítménygörbe meredeksége igen csekély, ezért a kimenő feszültség is meglehetősen kicsi. Ha a szabályozás a fényteljesítménygörbe másik minimumában (3. ábra) történik, a beállító feszültség a piezokerámián a minimum körül ingadozik. Itt a görbe meredekségé sokszorta nagyobb, mint az első esetben. Ezért a kimenő feszültség meglehetősen nagy. A két minimum között az a különbség, hogy az első esetben a görbe meredeksége a két tükör növekvő távolságával először folytonosan csökken nullára, majd szintén folytonosan növekszik. A második esetben ezzel szemben a görbének a minimum környezetében viszonylag nagy a meredeksége, amely magában a minimumban ugrásszerűen váltja az előjelét. A görbe tehát ebben a pontban folytonos. A szabályozójelek elektronikus kiértékelése kétféle képpen történhet, melyeket a 4. és 5. ábrán mutatunk be. A kétféle módszert amplitúdóeljárásnak, illetve impulzuseljárásnak nevezzük. Az amplitúdóeljárásnál a váltakozó feszültségű jelet, amelynek amplitúdója megfelel a fényteljesítménygörbe (7. ábra) munkapontjában mérhető meredekségnek, a 8 egyenirányítóval egyenirányítjuk. A keletkező egyenfeszültség nagysága szerint, amely arányos a váltakozó feszültséggel, a 9 küszöbértékkapcsoló felveszi egyik lehetséges állapotát. Ezt az állapotot a 11 lámpa jelzi ki. Annak érdekében, hogy a rövid ideig tartó átmeneti állapotokban a berendezés ne lépjen működésbe, a 10 késleltető tagot alkalmazzuk. Ha a munkapont a fényteljesítménygörbe (7. ábra) 1 pontjában van, a 8 egyenirányítón (4. ábra) kapott egyenfeszültség lényegesen nagyobb, mintha a szabályozás munkapontja a 4 pontban (7. ábra) lenne. A 9 küszöbértékkapcsoló (4. ábra) küszöbértéke a két érték között beállítható. Ezáltal lehetségessé válik, a két lényeges állapot digitális megkülönböztetése. Az impulzuseljárásnál (5. ábra) a váltakozó feszültségű jelet a 12 küszöbértékkapcsolóra vezetjük, amelynek kimenetén olyan impulzussorozat keletkezik, amelynek kitöltési tényezője megfelel a váltakozó feszültség amplitúdójának A négyszögimpulzus sorozat onnan a 13 aluláteresztő szűrőn át a 9 küszöbértékkapcsolóra jut. Igen nagy amplitúdóknál a négyszögimpulzus sorozat kitöltési tényezője 1 : 1. A 13 aluláteresztő szűrő leválasztja a kitöltési tényezővel arányos egyenkomponenst. A lamb-dip-ben igen kis kitöltési tényező adódik, ezért az aluláteresztő szűrő által szolgáltatott egyenfeszültség is nagyon kicsi. A fényteljesítménygörbe másik minimumában a kitöltési tényező közel 1 : 1, és az egyenfeszültség értéke maximális. A 9 küszöbértékkapcsoló küszöbértéke a két érték számtani közepére van beállítva. A küszöbértékkapcsoló állapotát a 11 lámpa jelzi ki. A szabályozó körben az átmeneti folyamatok miatt szükséges időkésleltetést a 10 késleltető tag biztosítja. A lamb-dip-re történő szabályozáshoz szükséges kezdeti feltételek automatikus beállítására és a szabályozás önműködő fenntartására az üzemelés folyamán a 6. ábrán látható logikai áramkör szolgál, amelynek működését a továbbiakban részletesen ismertetjük. A logikai áramkör 17, 18 és 19 bemenetekkel rendelkezik, amelyek közül az első a 9 küszöbértékkapcsoló kimenetével, a második a 9 küszöbértékkapcsolót követő 10 késleltető tag kimenetével, a harmadik pedig a 3 beállítótaggal van összekötve. Ezek a bemenetek logikai kapcsolatban vannak a 20 és 21 tárolótagokkal, amelyek a 22 és 23 késleltető tagokon át a 3 beállítótagot befolyásoló 24 és 25 kimenetekkel vannak összekötve. Az automatikus vezérlésnél a logikai áramkör bemenő jeleivel a következő eseteket kell megkülönböztetni: 1. A fényteljesítménygörbe minimumainak megkülönböztetése. A két minimumot mivel ezek a szabályozás szempontjából egyenértékűek, meg kell különböztetni egymástól. Ehhez azt a körülményt használjuk ki, hogy a görbe csak a lamb-dip-ben folytonos, és itt van vízszintes érintője. A berendezésnek tehát ki kell mutatnia a vízszintes érintőt. 2. Nincs szabályozás. Ekkor a jel lamb-dip-et jelző jel negáltja. 3. Szabályozás a beállítási tartomány közepén történik. Hogy ezt a jelet megkaphassuk, a beállítási tartományt a tartomány közepe alatti és feletti részre osztjuk fel. Azok a kimenő jelek, amelyeket a logikai áramkör az automatikus szabályozáshoz ad, megfelelnek a kézi vezérlésnél adott kimenő jeleknek: D) „Beállító feszültség nagyobb”: a 24 kimeneten megjelenő logikai „1” jel hatására növekszik a beállító feszültség E) ,Jteállító feszültség kisebb”: a 25 kimeneten megjelenő logikai „1” jel hatására a beállító feszültség csökken. A készülék bekapcsolása után a munkapont a fényteljesítménygörbe 1 pontjában van (7. ábra). Néhány másodperc múlva megjelenik a „nincs szabályozás” jel. A 29 ÉS kapun a következő feltételek állnak fenn: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
