188788. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés impulzusüzemű lézerek szabályozott, energiatakarékos gerjesztésére
1 188 788 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés impulzusüzemű lézerek szabályozott, energiatakarékos gerjesztésére, mely előnyösen alkalmazható laboratóriumokban fizikai és optikai jelenségek vizsgálatánál, kutatásánál, a gyártástechnológiában megmunkálásokhoz, a méréstechnikában és a hadiiparban távmérésekhez, valamint a gyógyászat területén sebészeti és mikrosebészeti feladatokra. A találmány szerinti eljárás és berendezés előnyös tulajdonságainál fogva még számos új területen nyerhet felhasználást. Különösen előnyös alkalmazása mobil-telepes viszonyok között üzemeltetett lézerek esetén. Mint ismeretes, a lézerek megjelenése óta azok hatásfokát minden lehetséges módon igyekeznek javítani. A lézerek hatásfokát a lézeranyag és az azt gerjesztő fényforrás optimális elhelyezésével, a fényforrást körülvevő tükröző felületek geometriájának tökéletesítésével és különlegesen jó fényvisszaverő tulajdonságai kialakításával jelentősen sikerült növelni, vagyis sikerült a gerjesztő fényforrásból kilépő fénymennyiség mind jobb becsatolását megvalósítani a lézeranyagba. Ugyancsak ismeretes, hogy a gerjesztő fényforrások fénykibocsátási karkterisztikáinak időbeli lefutása nem ideális a lézeranyag gerjesztésére. Különösen a gyorsan felfutó és a lassabban lefutó ágának, az úgynevezett küszöbszint alatti szakasza a lézeranyagra hatástalan, mert a lézeranyagok csak ~a küszöbszint feletti fényintenzitás esetén működnek, illetve bocsátanak ki lézerfényt. Különösen jellemző ez a csak impulzusüz.cmbcn működni képes lézeranyagokra, amelyeknél a lézerfényimpulzus megszűnése után további megvilágításra nincs szükség, sőt egyenesen káros, mert a lézeranyag ezen küszöbszint alatti fényintenzitásnál lézerfény kibocsátására nem képes. A iézerimpukus megszűnése u1án a gerjesztő fényforrás működtetésére nincs szükség, tehát a fényforrás üzemeltetése ezen a szakaszon felesleges és káros a lézeranyagra, mert fokozza a hőicrhelését és rontja a stabilitását. Az ipari lézerek és alkalmazásuk című könyv (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1979) lézerek, gerjesztő fényforrások felépítését, működését, beállítását, szabályozását ismerteti. A gerjesztő fényforrások fényintenzitásának időbeli lefutását az adott típusú fényforrás katalógusadatai és a működtető áramkör szűk határok között változtatható praméterei határozzák meg. A fényforrások fényimpulzus alakjának kismértékű befolyásolását a működtető áramkör passzív elemeinek különböző kombinációival valósítják meg. A beállítás célja a működtető áramkörnek az adott típusú fényforráshoz való illesztése, többnyire a maximális paraméterek túllépésének megakadályozása. Az így felépített működtető áramkör esetén a lézeranyagot gerjesztő fényforrások fényteljesítménye csak a feszültség megváltoztatásával szabályozható. E módszer hátránya, hogy ha az egyre alacsonyabb gerjesztőteljesítmény igénye miatt alacsonyabb feszültséggel üzemeltetik a gerjesztő fényforrást, akkor egyre rosszabb fel- és lefutású fényimpulzus jelalakot kapnak, melynek egyre nagyobb szakaszai hatástalanok a lézeranyagra, valamint a kisebb teljesítmények felé romlik a rendszer hatásfoka. Ismert jelenség, hogy ha a gerjesztő fényforrást egy adott feszültségen igen pontosan triggerelnek, akkor is impulzusról impulzusra lényeges mértékben megváltozhat a fényforrás fényteljesítménye a kisülési feltételek változása miatt. A 2.900.390 lajstromszámú NSZK közzétételi irat lézerfény időszakos kibocsátására alkalmas, orvosi célokra alkalmazott berendezést ismertet, mely egy lézersugárforrásból, detektorból, félig áteresztő tükörből, valamint feldolgozó- és beavatkozóelektronikából van felépítve. A találmány célja és a találmánnyal megoldandó feladat a lézersúgárforrás által kibocsátott, változó intenzitású lézerfényimpulzusok számának, illetve ezeknek megfelelő kibocsátott lézerfény összenergiaszintjének beállítása. A találmány szerint a detektorral érzékelt lézerfényimpulzusszám, illetve összenergiaszint elérésekor a feldolgozó- és beavatkozóelektronika a lézersugárforrást kikapcsolja. A berendezés hátránya, hogy nem alkalmas minden egyes lézerfényimpulzus időtartamán belül a gerjesztő fényforrás szabályozható, automatikus kikapcsolására. Tellát a találmány szerinti berendezés nem alkalmas azonos időtartamú vagy azonos intenzitású lézerfényimpulzusok előállítására. Az ismert impulzusüzemű lézerek gerjesztési megoldásainak hátrányait az alábbiak szerint foglalhatjuk össze : — a gerjesztő fényforrás teljes bekapcsolása miatt a lézeranyag hőterhclése fokozott mértékű; — a fokozott mértékű hőterhelés miatt a lézer stabilitása csökken; — alacsonyabb a lehetséges ismétlési frekvencia; — a névlegesnél kisebb teljesítmények esetén a gerjesztő fényforrás hatásfoka alacsony; — a gerjesztő fényforrás fényteljesítménye és így a lézerfényimpulzus fényteljesítménye pontos triggerelés esetén is impulzusról impulzusra változhat. A találmánnyal célunk olyan eljárás és berendezés kidolgozása impulzusüzemű lézerek szabályozott, energiatakarékos gerjesztésére, mely az ismertetett hiányosságokat kiküszöböli és alkalmas a lézeranyagok gerjesztési igényeit kielégítő, egy-egy lézerfényimpulzus időtartamán belül a gerjesztő fényforrás szabályozható, automatikus kikapcsolására. A találmánnyal megoldandó feladat ennek megfelelően olyan eljárás és berendezés kidolgozása, amely biztosítja az. egyes lézerfényimpulzusok időtartamán belül a gerjesztő fényforrás szabályozható, automatikus kikapcsolását. A találmány alapja az a felismerés, hogy a kitűzött feladat megoldódik, ha a lézerfényimpulzust gerjesztő fényforrást csak a lézeranyagra hatásos időtartamig működtetjük, vagyis ezen időtartamon belül biztosítjuk a szabályozható, automatikus kikapcsolását. A találmány szerinti eljárás tehát olyan impulzusüzemű lézerek szabályozott, energiatakarékos gerjesztésére vonatkozik, melynek során gerjesztő fényforrás bekapcsolásával lézeranyagot gerjesztünk. Az eljárás továbbfejlesztése, vagyis a találmány abban van, hogy egy időtárolóba a lézeranyag kívánt megvilágítási időtartamát és/vagy intenzitását, energiáját letároljuk, majd a fényforrás bekapcsolásával egyidőben elkezdjük mérni a megvilágítási időt és/vagy fényintenzitást, energiát, a mért értéke(ke)t vagy azok sorozatát folyamatosan összehasonlítjuk az előre letárolt megvilágítási, fényintenzitási, illetve energiaértékekkel. Ezen értékek egyezése esetén a fényforrás kikapcsolásával a lézeranyag megvilágítását megszüntetjük. A találmány értelmében célszerű, ha a lézeranyag által kibocsátott lézersugár fényintenzitásának mérése 5 10 15 20 25 3C 3E 40 45 50 55 60 65 2
