CS229752B1

CS229752B1 - Gas discharge lamp for active medium especially for lasers for laser amplifiers

Info

Publication number: CS229752B1
Application number: CS454378A
Authority: CS
Inventors: Manfred Dr Poehler; Gisbert Dr Staupendahl; Fritz Ing Echtermeyer
Original assignee: Manfred Dr Poehler; Gisbert Dr Staupendahl; Fritz Ing Echtermeyer
Priority date: 1977-07-11
Filing date: 1978-07-07
Publication date: 1984-06-18
Also published as: DD134415A1; GB2000900A; DE2827518A1; GB2000900B

Abstract

A gas discharge tube 2 for stimulable media, particularly for optical transmitters or amplifiers, produces an undisturbed mode-limited radiation field inside a laser resonator 8,9 by having its inner surface 13 profiled in an undulating, ribbed, or other given geometrical shaped different from a smooth inner surface. The use of a gas discharge tube of this kind as a laser amplifier permits undisturbed amplification of the mode-limited radiation field, the gas discharge tube itself acting as an undisturbed mode mask. <IMAGE>

Description

Vynález; ' se týká plynové výbojky pro . aktivní prostředí, zejména pro lasery a laserové zesilovače.Invention; The invention relates to a gas discharge lamp. active environment, especially for lasers and laser amplifiers.

Známé plynové výbojky pro aktivní prostředí maa^ hladké válcové a ksilibrované - ·trubice z různých mrteriálů. Tyto plynové výbojky se poxxUívají· ve spojení · s rezonátory se stabilní nebo - i nestabilní konfiguraaí. Při pouUití aktivního prostředí s velkým zesílniím vznikají v důsledku· odlišných ryclh.ostí šíření různých transversálních · elektromagnetických vidů uvnitř optického generátoru nebo zesilovače reflexy^Z Jříf mezní reflexy na hladké válcové stěně trubice. Tím se značně ztěžuje volba vidů, poněvadž pak i vyšší vidy stačí vlivem reflexů na hladké stěně trubice k rozkmitání rezonátoru. Tím vznikne nežádoucí difuzní záření. H.adká plynová výbojka, například padle německého spisu DOS·č. 2,228,263 vcelku očekávaný celkový laserový výkon.Known active gas discharge lamps have smooth cylindrical and calibrated tubes of various materials. These gas discharge lamps are used in conjunction with resonators with a stable or even unstable configuration. When using an active environment with a high amplification, different transverse electromagnetic modes propagate within the optical generator or amplifier due to the different velocities of the amplifier. Reflection reflexes occur on the smooth cylindrical wall of the tube. This makes the choice of modes considerably more difficult, since even higher modes are sufficient to vibrate the resonator due to reflexes on the smooth tube wall. This creates undesirable diffuse radiation. H. a small gas-discharge lamp, for example, the pad of German DOS · no. 2,228,263 total expected total laser power.

Při použi/tí takového záření, například k opracování maatj/iálu, dochází k podstatně nižší hustotě · energie následkem rozdílných divergencí zářein. Tyto nevýhody jsou menší u známých tenkých trubic, poněvadž je u nich zlepšen poměr vidově omezeného záření k nežádoucímu·difuzní mu záření, takže zesílená záření má vyšší hustotu energie. Nevýhodou známých konstrukcí je poměrně nízký výkon na metr délky trubice · a tedy nezbytná značná délka optických generátorů nebo zesilovačů. Přitom však platí požadavek, aby rezonátory byly co nejkaaší, poněvadž u laserů s velkou stavební délkou se velice těžceWhen such radiation is used, for example, the treatment of malathial, the energy density is significantly lower due to the different radiation divergences. These disadvantages are smaller with the known thin tubes, since the ratio of mode-limited radiation to undesirable diffuse radiation is improved so that the enhanced radiation has a higher energy density. A disadvantage of the known designs is the relatively low power per meter of tube length and thus a considerable length of optical generators or amplifiers is necessary. However, there is a requirement that resonators be as cheap as possible, since lasers with a long construction length are very difficult

229 752 dosahuje dostatečné stability. V laserových generátorech a zesilovačích s válcovým krystalem jako aktivním prostředím může rovněž dojít к vybuzení vyšších transversálních elektromagnetických vidů, avšak následkem totálního odrazu na rozhraní mezi krystalem a okolím. Tento jev nastá_vá často při vysokém objemovém prosvětlení aktivního krystalu. Záření, které tím vzniká, má značné nevýhody při dalším zesilování a při zaostřování pomocí optických členů.229 752 achieves sufficient stability. In laser generators and amplifiers with a cylindrical crystal as the active medium, higher transverse electromagnetic modes can also be excited, but due to total reflection at the interface between the crystal and the environment. This phenomenon often occurs under high volumetric illumination of the active crystal. The radiation resulting therefrom has considerable disadvantages in further amplification and in focusing by optical elements.

Plynová výbojka podle vynálezu pro aktivní prostředí, zejména pro lasery a laserové zesilovače, odstraňuje uvedené nevýhody. Podstata vynálezu spočívá v tom, že trubice plynové výbojky má vnitřní povrch tvořený vlnitými, žebrovanými, šroubovicovými a/nebo jinými geometrickými tvary, které mají v radiálním, axiálním nebo obvodovém směru trubice větší rozměr než je vlnová délka zesilovaného záření. Účelně jsou geometrické tvary upraveny napříč к podélné ose trubiceThe gas discharge lamp according to the invention for active environments, in particular for lasers and laser amplifiers, eliminates these disadvantages. SUMMARY OF THE INVENTION The gas discharge tube has an inner surface formed by wavy, ribbed, helical and / or other geometric shapes having a larger dimension in the radial, axial or peripheral direction of the tube than the wavelength of the amplified radiation. Suitably, the geometric shapes are arranged transverse to the longitudinal axis of the tube

Geometrické tvary na vnitřním povrchu trubice, které střídavě zvětšují a zmenšují tloušíku trubice a zvětšují její povrch, mohou být vytvořeny jako bodové výdutě, jako opakující se prstencové tvary stejné nebo nestejné opakující se tloušťky a velikosti nebo různé tloušťky a velikosti, například jako závity různých rozměrů.Geometric shapes on the inner surface of the tube, which alternately increase and decrease the thickness of the tube and increase its surface, may be formed as point bulges, as repeating annular shapes of the same or unequal repetitive thickness and size or different thickness and size, e.g. .

Řešení podle vynálezu umožňuje, aby se uvnitř rezonátoru laseru vytvořilo podle zvolené konfigurace rezoná5The solution according to the invention allows a resonator 5 to be formed inside the laser resonator according to the selected configuration

229 752 toru vidově omezené pole záření bez poruch. Při použití výbojky podle vynálezu jako zesilovače působí tato konstrukce jako bezporuchová vidová clona.229 752 torally limited radiation field without disturbances. When the lamp according to the invention is used as an amplifier, this construction acts as a faultless mode screen.

Při použití plynové výbojky podle vynálezu vznikají tím, že je vyloučeno nežádoucí difúzní záření, pro obrábění materiálu podstatně zlepšené vlastnosti záření. V důsledku geometrického tvaru trubice plynové výbojky podle vynálezu je výkon na metr plynového výboje vyšší než u dosavadních výbojek, takže lze zmenšit délku rezonátorů laserů a zvýšit výstupní výkon laserového rezonátoru s plynovou výbojkou podle vynálezu.When using the gas discharge lamp according to the invention, by eliminating undesirable diffuse radiation, substantially improved radiation properties for machining the material result. Due to the geometric shape of the gas discharge tube according to the invention, the power per meter of gas discharge is higher than that of the prior lamps, so that the length of the laser resonators can be reduced and the output power of the gas discharge laser resonator according to the invention can be increased.

Tvaru trubice plynové výbojky lze př-xzpůsobit tvar rotačně symetrických krystalů pro lasery v pevné fázi;The shape of the gas discharge tube can be adapted to the shape of rotationally symmetric crystals for solid phase lasers;

takový laser pak generuje vidově omezené záření. Další výhoda vynálezu spočívá v tom, že v důsledku zvětšeného povrchu trubice se teplota plazma tu sníží a tím se zvýší výstupní výkon na metr plynového výboje.such a laser then generates mode-limited radiation. A further advantage of the invention is that due to the increased surface of the tube, the temperature of the plasma is lowered thereby increasing the output power per meter of gas discharge.

Plynová výbojka podle vynálezu je použitelná pro stabilní konfiguraci laseru, poněvadž i zde se vytváří čisté vidové omezené pole a tím se dosahuje zlepšeného objemového prosvětlení aktivního prostředí.The gas lamp according to the invention is usable for a stable laser configuration, since here also a clear mode limited field is created and thus an improved illumination of the active environment is achieved.

Vynález je znázorněn na příkladě provedení na výkrese. Plynová výbojka 2, která je součástí neznázorněného laseru, sestává z trubice 13, jejíž vnitřní povrch je zvlněnThe invention is illustrated by way of example in the drawing. The gas discharge lamp 2, which is part of a laser (not shown), consists of a tube 13, the inner surface of which is corrugated

229 752 v pilovitá obvodová žebra. Jinými geometrickými tvary mohou být například bodové výstupky, závitové drážky nebo prstencové drážky. Přes přívod 4 a odvod 5 chladicí kapaliny je trubice 13 chlazena chladivém _3. Uvnitř trubice 13 se vytvoří působením totálně odrazného optického členu 9 a vyvazovacího členu 8 bezporuchové, vidově omezené pole záření. Přitom jsou vidy 10 s příliš velkou divergencí a vznikající nežádoucí difúzní záření absorbovány na stěně trubice 13 a tím se odstraní, takže procházející záření 11 má nepatrné ztráty ohybem a divergence svazku vystupujícího záření 12 je minimální. Přes elektrodové přívody 7 s®.к elektrodámpřivádí potřebné napětí к zapálení výboje v plynu.229 752 in serrated circumferential ribs. Other geometric shapes may be, for example, point protrusions, threaded grooves or annular grooves. Through the inlet 4 and the outlet 5 of the coolant, the tube 13 is cooled with a cooling 3. Inside the tube 13, a trouble-free, field-limited radiation field is generated by the action of the totally reflective optical member 9 and the coupler member 8. In this case, the modes 10 with too much divergence and the resulting undesirable diffuse radiation are absorbed on the wall of the tube 13 and are thereby eliminated, so that the transmitted radiation 11 has slight bending losses and the divergence of the output radiation beam 12 is minimal. Through the electrode leads 7 s®.к the electrode feeds the required voltage to ignite the gas discharge.

Claims

The object of the invention, u

229 752

Gas discharge lamp for active environments, in particular for lasers and laser amplifiers, characterized in that the tube (13) of the gas discharge lamp (2) has an inner surface formed by wavy, ribbed, helical and / or other geometric shapes having a v-shape. a radial, axial or circumferential direction of the tube (13) larger than the wavelength of the amplified radiation.

2.. Gas discharge lamp according to claim 1, characterized in that the geomeeric shapes. they are arranged transversely to the longitudinal axis of the tube (13).