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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Gaslaseroszillatorvorrichtung
des Axialflusstyps zum Leiten von Lasergas in eine Entladungsröhre.
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Aus
der WO 87/05750 ist ein Axialgaslaser bekannt, dessen Betrieb dadurch
stabilisiert wird, dass Druckpulsationen einer Gasfördereinrichtung dadurch
und mit Bezug auf die Erregungsstrecke gedämpft werden, dass man die die
Gasfördereinrichtung
und das Erregungsrohr physikalisch verbindenden Baueinheiten derart
auslegt, dass keine Frequenzanteil des Gasfördereinrichtungsförderstroms auf
Resonanzstellen des Gesamtsystems liegen.
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37 zeigt einen beispielhaften
schematischen Aufbau einer Gaslaseroszillatorvorrichtung des sogenannten
Axialflusstyps. Im folgenden wird die Gaslaseroszillatorvorrichtung
des Axialflusstyps (nachfolgend einfach als „AFGLO" bezeichnet) mit Bezug auf 37 erläutert. Wie in 37 gezeigt, setzt sich der AFGLO im wesentlichen
aus einem Laserresonator, einer Stromversorgungseinheit und einem
Lasergaszirkulationsteil zusammen.
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Der
Laserresonator umfasst weiterhin eine Entladungsröhre 1 mit
einem Entladungsbereich 5, einem Rückspiegel (nachfolgend einfach
als „RM" bezeichnet) 6 und
einem Ausgabespiegel (nachfolgend einfach als „OPM" bezeichnet) 7. Die Entladungsröhre (nachfolgend
einfach als „DT" bezeichnet) 1 besteht
aus Glas oder einem anderen dielektrischen Material, wobei Elektroden 2, 3 jeweils
in der Nähe
der beiden Enden der DT 1 vorgesehen sind. Der Raum der
DT 1 zwischen den Elektroden 2 und 3 bildet
den Entladungsraum (nachfolgend einfach als „DA" bezeichnet) 5. Mehrere DAs 5 sind
zwischen dem RM 6 und dem OPM 7 vorgesehen. Der
RM 6 ist ein Reflektor mit einem Reflexionsvermögen von
ungefähr
100%. Der OPM 7 ist ein Teilreflektor, und ein Laserstrahl 8 wird
von dem OPM 7 emittiert.
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Die
Stromversorgungseinheit 4 ist mit den Elektroden 2, 3 verbunden,
um eine Entladung im DA 5 vorzusehen.
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Der
Lasergaszirkulationsteil (nachfolgend einfach als „LGCP" bezeichnet) umfasst
ein Gebläse 13,
Wärmetauscher 11, 12,
einen Lasergasdurchgang 10, die DT 1 und einen
Lasergaseinführteil 14. Der
Lasergaseinführteil 14 ist
ein Teil, der das Lasergas von dem Lasergasdurchgang 10 in
den DT 1 einführt.
Das Lasergas zirkuliert im LGCP in der Richtung des Pfeils 9,
um den AFGLO zu bilden. Das Gebläse 13 dient
dazu, das Lasergas zirkulieren zu lassen. Durch dieses Gebläse 13 wird
die Flussgeschwindigkeit des Lasergases im DA 5 des DT 1 auf ungefähr 100 m/s
gebracht. Der Druck des LGCP beträgt ungefähr 100 bis 200 Torr (130 –260 hpa).
Wenn eine bestimmte Spannung von der Stromversorgungseinheit 4 angelegt
wird, entlädt
sich der DA 5. Durch diese Entladung und die Betätigung des
Gebläses
steigt die Temperatur des Lasergases an. Die Wärmetauscher 11 und 12 dienen
dazu, das erwärmte
Lasergas zu kühlen.
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Im
folgenden wird der Betrieb des wie oben beschrieben aufgebauten
herkömmlichen
AFGLO beschrieben.
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Das
aus dem Gebläse 13 ausgegebene
Lasergas geht durch den Lasergasdurchgang 10 hindurch und
wird durch den Einführteil 14 in
die DT 1 geführt.
Wenn in diesem Zustand eine bestimmte Spannung von der Stromversorgung 4 an
den Elektroden 2 und 3 angelegt wird, entlädt sich
der DA 5. Das Lasergas in dem DA 5 nimmt diese
Entladungsenergie auf und wird erregt. Die Erregung des Lasergases
wird durch den Laserresonator verstärkt, der durch den RM 6 und
den OPM 7 gebildet wird. Daraus resultiert, dass ein Laserstrahl 8 von
dem OPM 7 emittiert wird. Dieser emittierte Laserstrahl 8 wird
für die
Laserverarbeitung sowie für
andere Anwendungen genutzt.
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Ein
derartiger AFGLO weist die folgenden Probleme auf.
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In
der Gaslaservorrichtung ist der Fluss des Lasergases in der DT 1 vorzugsweise
von der Einführung
des Gases in die Entladungsröhre
bis zur Entladung so gleichmäßig wie
möglich
in der Gasflussrichtung. Wenn der Gasfluss gleichmäßig ist,
wird eine stabile Entladung im DA 5 erhalten. Wenn die
Entladung stabil ist, wird die Laserausgabe für eine zur Entladung injizierten
elektrischen Eingabe höher. Das
heißt,
die Effizienz der Laserausgabe ist in Bezug auf die injizierte elektrische
Eingabe hoch. Um das Lasergas in der DT 1 gleichmäßig vorzusehen, kann
der Lasergaseinführteil
koaxial mit der DT 1 angeordnet werden. Aufgrund der Eigenschaften
des AGFLO ist es jedoch schwierig, den Lasergaseinführteil koaxial
mit der DT 1 anzuordnen. Deshalb wird wie in den Teilschnittansichten
des Einführteils 14 und
der DT 1 in 38 und 39 gezeigt (39 ist eine Schnittansicht entlang der
Linie 39–39 von 38) der Lasergaseinführteil 14 durch
ein Einführrohr 142,
das mit beinahe rechtem Winkel zu der DT 1 angeordnet ist,
und durch eine Kammer 144 gebildet, die mit dem Lasergasdurchgang 10 an
der stromaufwärts
gelegenen Seite des Einführrohrs 142 kommuniziert.
Das Lasergas fließt
von der Kammer 144 durch das Einführrohr 142 in die
DT 1. Die Laserausgabekennlinie (L102) dieses Aufbaus ist
in 40 gezeigt. 40 zeigt die Laserausgabe
in bezug auf die elektrische Eingabe in die Entladungsröhre. In 40 gibt die Abszissenachse
die elektrische Entladungseingabe an, während die Ordinatenachse die
Laserausgabe angibt. Wenn wie in 40 gezeigt
die elektrische Entladungseingabe in die DT 1 zunimmt,
wird die Laserausgabe gesättigt.
Bei diesem Aufbau neigt die Entladung dazu, am Außenumfang
der Entladungsröhre
abzuweichen. Diese Abweichung der Entladung kann visuell erkannt
werden. Aus der Abweichung der Entladung kann geschlossen werden,
dass der Gasfluss in der Entladungsröhre nicht gleichmäßig ist.
Zum Beispiel kann der Fluss des Lasergases aus dem Einführrohr 14 in die
DT 1 wie in 41 geschätzt werden,
d.h. eine Gasflussstörung
(Wirbel) 18 wird in der DT 1 insbesondere in der
Nähe des
Gaseinführrohrs 142 gebildet.
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Wie
weiterhin in den Teilschnittansichten des Einführteils 14 und der
DT 1 in 42 und 43 gezeigt (43 ist eine Schnittansicht entlang der
Linie 43–43 in 42) ist eine Öffnung 15 zwischen der
DT 1 und dem Einführrohr 14 angeordnet.
Die Öffnung 15 wird
durch einen Teil zum Verhindern des Lasergasflusses und ein Loch 16 zum
Durchlassen des Lasergases gebildet. Das Loch 16 der Öffnung 15 weicht
vom Zentrum ab. In diesem Fall ist die Laserausgabekennlinie (L104)
wie in 44 gezeigt. Aus 44 wird deutlich, dass wenn
die elektrische Entladungseingabe in die DT 1 zunimmt,
die Laserausgabe gesättigt
wird, wobei sie jedoch im Vergleich zu dem in 38 gezeigten Aufbau etwas besser ist. Jedoch
auch bei diesem Aufbau neigt die Entladung wie bei dem Aufbau von 38 dazu, in den Außenumfang
der Entladungsröhre
abzuweichen. Daraus kann geschlossen werden, dass der Lasergasfluss von
dem Einführrohr 142 in
die DT 1 wie in 45 gezeigt
fließt,
d.h. eine Gasflussstörung
(Wirbel) 18 wird in der DT 1 insbesondere in der
Nähe des
Gaseinführrohrs 142 gebildet.
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Weiterhin
gibt beispielsweise das japanische offengelegte Patent Nr. 7-142787
einen Aufbau an, in dem eine Kammer zum vorübergehenden Aufnehmen des Gases
vorgesehen ist, die mit dem Lasergaseinführteil verbunden ist. Dieses
Aufbau soll das Abweichen des Gasflusses in der Entladungsröhre durch
das Aufheben der Gerichtetheit des in den Lasergaseinführteil fließendes Gases
verhindern. Indem der Lasergaseinführteil weiterhin in der Form
eines Rings um die Entladungsröhre
herum vorgesehen wird, wird versucht, den Lasergaseinführteil koaxial
zu der Entladungsröhre
anzuordnen. Wie durch die vorliegenden Erfinder untersucht wurde,
neigt der Lasergasfluss bei einem identischen Aufbau wie in dem
japanischen offengelegten Patent Nr. 7-142787 in der Entladungsröhre zu einer
Entladung, die entweder in den zentralen Teil oder in den Außenumfang der
Entladungsröhre
abweicht. Diese Abweichung der Entladung ist visuell zu erkennen.
Aus dieser Abweichung der Entladung lässt sich schließen, dass der
Gasfluss in der Entladungsröhre
nicht gleichmäßig ist.
Außerdem
ist dieser Aufbau komplex.
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Um
die oben genannten Probleme zu lösen, umfasst
die vorliegende Erfindung eine Entladungsröhre zum Durchlassen und Erregen
des Lasergases, ein mit der Entladungsröhre verbundenes Lasergaseinführrohr zum
Führen
des Lasergases in die Entladungsröhre und ein Lasergasführungsrohr
zum Führen
des Lasergases in das Lasergaseinführrohr, wobei das Lasergasführungsrohr
einen Teil aufweist, damit das Lasergas parallel zu der Flussrichtung
des Lasergases in der Entladungsröhre fließen kann. Die Flussrichtung
des Lasergases in dem Lasergasführungsrohr
ist parallel und in derselben Richtung wie die Flussrichtung des
Lasergases in der Entladungsröhre,
wobei die Distanz zwischen der Zentralachse oder Entladungsröhre und
der des Lasergasführungsrohres
2 bis 20 noch so groß ist
wie der Röhendurchmesser.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst eine Entladungsröhre zum Durchlassen und Erregen 'des Lasergases, ein
Lasergaseinführrohr,
das mit der Entladungsröhre
verbunden ist, um das Lasergas in die Entladungsröhre zu führen, und
eine Öffnung,
die an der Verbindung der Entladungsröhre mit dem Lasergaseinführteil vorgesehen
ist, wobei die Öffnung durch
einen Teil zum Verhindern des Lasergasflusses und durch mehrere
Löcher
zum Durchlassen des Lasergases bildet wird, wobei die position wenigstens
eines Lochs von dem Zentrum des öffnung
abweicht.
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Weiterhin
umfasst die vorliegende Erfindung eine Entladungsröhre zum
Durchlassen und Erregen des Lasergases, ein Lasergaseinführrohr,
da mit der Entladungsröhre
verbunden ist, um das Lasergas in die Entladungsröhre zu führen, ein
Lasergasführungsrohr
zum Führen
des Gases in den Lasergaseinführteil
und eine Öffnung,
die in der Nähe
der Verbindung des Lasergaseinführrohrs
mit der Entladungsröhre
vorgesehen ist, wobei das Lasergasführungsrohr einen Teil umfasst,
damit das Lasergas parallel in der Flussrichtung des Lasergases
in der Entladungsröhre
fließt,
wobei die Öffnung
durch einen Teil zum Verhindern des Flusses des Lasergases und durch
mehrere Löcher
zum Durchlassen des Lasergases gebildet wird, wobei wenigstens ein
Loch von dem Zentrum abweicht.
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1 zeigt
einen beispielhaften schematischen Aufbau eines AFGLOs des axialen
Flusstyps in Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Schnittansicht einer DT 1 und eines Gaslasereinführteils 24 des
AFGLOs in Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
ein Diagramm der Laserausgabekennlinie für die elektrischen Eingabe
in die Entladungsröhre,
wobei die Ausführungsform
mit dem Stand der Technik verglichen wird.
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4 ist
ein schematisches Diagramm des Lasergasflusses.
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5 ist
ein Diagramm, das einen anderen Aufbau des AFGLOs in Ausführungsform
1 zeigt.
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6 ist
eine Schnittansicht eines Lasergaseinführteils 34 des AFGLOs
in 5.
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7 ist
ein Diagramm der Laserausgabekennlinie für die elektrische Eingabe in
die Entladungsröhre
in dem in 5 gezeigten AFGLO im Vergleich
zum Stand der Technik.
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8 ist
ein schematisches Diagramm des Flusses des Lasergases.
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9 ist
ein Diagramm, das den Grad der Wirkung der Distanz L1 zwischen der
Zentralachse der DT 1 und der Zentralachse eines Führungsrohres 244 parallel
zu der DT 1 und dem Innendurchmesser D der DT 1 auf
die Laserausgabe zeigt.
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10 ist
ein Diagramm, das einen anderen Aufbau des AFGLOs in Ausführungsform
1 zeigt.
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11 ist
eine Schnittansicht eines Lasergaseinführteils 44 des in 10 gezeigten
AFGLOs.
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12 ist
eine Schnittansicht des anderen Aufbaus des Lasergaseinführteils 44 des
in 11 gezeigten AFGLOs.
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13 ist
ein Diagramm der Laserausgabekennlinie für die elektrische Eingabe in
die Entladungsröhre
des in 10 gezeigten AFGLOs mit dem
in 11 gezeigten Einführteil 44 im Vergleich zum
Stand der Technik.
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14 ist
ein schematisches Diagramm des Lasergasflusses in der Entladungsröhre des
in 10 gezeigten AFGLOs mit dem in 11 gezeigten
Einführteil 44.
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15 ist
ein schematisches Diagramm des Lasergasflusses in der Entladungsröhre des
in 10 gezeigten AFGLOs mit dem in 12 gezeigten
Einführteil 44.
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16 ist
eine Teilschnittansicht des Lasergaseinführteils 14 mit einer Öffnung und
der DT 1.
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17 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie 17–17 in 16.
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18 ist
ein Diagramm der Laserausgabekennlinie für die elektrische Eingabe in
die Entladungsröhre
eines AFGLOs in Ausführungsform
2 im Vergleich zum Stand der Technik.
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19 ist
ein Diagramm, das die Form einer Öffnung mit vier Löchern zeigt.
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20 ist
ein Diagramm, das die Form einer Öffnung mit neuen Löchern zeigt.
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21 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel mit zwei Löchern zeigt, wobei ein kleineres
Loch 168 an der stromaufwärts gelegenen Seite des Lasergasflusses
von der Seite der DT 1 gesehen und ein größeres Loch 169 auf
der stromabwärts
gelegenen Seite vorgesehen ist.
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22 ist
ein Diagramm der Laserausgabekennlinie des AFGLOs mit einer Öffnung mit
der in 19, 20 oder 21 gezeigten
Form.
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23 ist
ein schematisches Diagramm des Lasergasflusses, der aus dem Entladungszustand des
AFGLOs mit einer in 19 gezeigten Öffnung 154 erschlossen
wird.
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24 ist
ein Korrelationsdiagramm des Verhältnisses der Gesamtfläche von
mehreren Löchern
der Öffnung
zur Schnittfläche
der Entladungsröhre
und der Laserausgabe in Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung.
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25 ist
eine Teilschnittansicht des Einführteils 24 mit
einer Öffnung
und der DT 1 in Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung.
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26 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie 26-26 in 25.
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27 ist
ein Diagramm der Laserausgabekennlinie in Ausführungsform 3 der vorliegenden
Erfindung im Vergleich zu dem AFGLO mit
herkömmlichen
Aufbau wie in 3.
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28 ist
ein Diagramm, das die Form einer Öffnung mit vier Löchern zeigt.
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29 ist
ein Diagramm, das die Form einer Öffnung mit neun Löchern zeigt.
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30 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel von zwei Löchern zeigt, wobei ein kleineres
Loch 168 an der stromaufwärts gelegenen Seite des Lasergasflusses
von der Seite der DT 1 aus gesehen und ein größeres Loch 169 an
der stromabwärts
gelegenen Seite vorgesehen ist.
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31 ist
ein Diagramm der Laserausgabekennlinie des AFGLOs mit einer Öffnung mit
der in 28, 29 oder 30 gezeigten
Form.
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32 ist
ein schematisches Diagramm des Lasergasflusses, der aus dem Entladungszustand des
AFGLOs mit einer in 28 gezeigten Öffnung 254 geschlossen
wird.
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33 ist
ein Korrelationsdiagramm für
das Verhältnis
der Gesamtfläche
von mehreren Löchern der Öffnung zu
der Schnittfläche
des Entladungsrohrs und der Laserausgabe in Ausführungsform 3 der vorliegenden
Erfindung.
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34 ist
ein Strukturdiagramm des AFGLOs in einem anderen Beispiel der Ausführungsform 3
der vorliegenden Erfindung.
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35 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie 35–35 in 34.
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36 ist
ein schematisches Diagramm des Lasergasflusses, der aus dem Entladungszustand des
AFGLOs mit einer in 35 gezeigten Öffnung 254 geschlossen
wird.
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37 zeigt
einen beispielhaften schematischen Aufbau einer Gaslaseroszillatorvorrichtung des
axialen Flusstyps.
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38 ist
eine Teilschnittansicht des Gaslasereinführteils 14 und der
DT 1 einer herkömmlichen Gaslaseroszillatorvorrichtung.
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39 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie 39–39 in 38.
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40 zeigt
die Laserausgabe für
die elektrische Eingabe in die Entladungsröhre in der herkömmlichen
Gaslaseroszillatorvorrichtung.
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41 ist
ein schematisches Diagramm des Lasergasflusses, der aus dem Entladungszustand der
herkömmlichen
Gaslaseroszillatorvorrichtung geschlossen wird.
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42 ist
eine Teilschnittansicht des Einführteils 14 mit
einer Öffnung
und der DT 1 der herkömmlichen
Gaslaseroszillatorvorrichtung.
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43 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie 43–43 von 42.
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44 zeigt
die Laserausgabe für
die elektrische Eingabe in die Entladungsröhre in der herkömmlichen
Gaslaseroszillatorvorrichtung in 42.
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45 ist
ein schematisches Diagramm des Lasergasflusses, der aus dem Entladungszustand der herkömmlichen
Gaslaseroszillatorvorrichtung in 42 geschlossen
wird.
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen werden im folgenden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschreiben. Bei dem Aufbau des AFGLOs
sind die anderen Teile neben dem Gaslasereinführteil, der Öffnung und
dem Lasergasdurchgang mit denjenigen von 37 identisch.
Deshalb wird hier auf eine Beschreibung dieser Teile verzichtet.
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Im
folgenden wird die Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung erläutert. 1 zeigt
einen beispielhaften schematischen Aufbau eines AFGLOs in Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine
Schnittansicht einer DT 1 und eines Lasergaseinführteils 24 des
AFGLOs in Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung. Der Lasergaseinführteil 24 besteht
aus einem Einführrohr 242,
das mit der DT 1 kommuniziert, und einem Führungsrohr 244,
das das Einführrohr 242 mit
dem gaslaserdurchgang 102 verbindet. Die Flussrichtung
des Lasergases in dem Führungsrohr 244 ist
parallel und in umgekehrten Richtung zu der Flussrichtung des Lasergases
in der Entladungsröhre.
In 2 ist die Distanz L1 zwischen der Zentralachse
der DT 1 und der Zentralachse des Führungsrohres 244 parallel
zu der DT 1 zwischen 2 und 20 Mal so groß wie der
Innendurchmesser D der DT 1. 3 ist ein
Diagramm der Laserausgabe für
die elektrische Eingabe in die Entladungsröhre, wobei die Ausführungsform
(L202) mit dem Stand der Technik (L102) verglichen wird. In 3 gibt
die Abszissenachse die elektrische Entladungseingabe und die Ordinatenachse
die Laserausgabe wieder. Wie in 3 gezeigt, ist
in der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Laserausgabe wesentlich höher als
im Stand der Technik. Bei diesem Aufbau wird die Störung der
Entladung in dem DA 5 wesentlich verringert, was auch visuell
zu erkennen ist.
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Aus
diesem Entladungszustand wird geschlossen, dass das Lasergas wie
schematisch in 4 gezeigt fließt. Das
heißt,
das im Führungsrohr 244 in
der Richtung des Pfeils 9b fließende Lasergas trifft auf die
Wand des Einführrohrs 242,
wobei die Flussrichtung in die Richtung des Pfeils 9a umgekehrt
wird. Später
wird beim Fließen
in die DT 1 eine Flusslinie in der Form eines großen R vom
Führungsrohr 244 in
die DT 1 gebildet. Daraus resultiert, dass die Flussverteilung
des Lasergases in der DT 1 im ganzen beinahe gleichmäßig ist.
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Der
in der Entladungsröhre
im Stand der Technik extrem unregelmäßige Entladungszustand ist
in dem AFGLO in der Ausführungsform
sehr stabil und gleichmäßig. Aus
diesem Ergebnis wird geschätzt,
dass der in 1 gezeigte AFGLO mit dem in 2 gezeigten
Lasergaseinführteil
eine sehr stabile und gleichmäßige Flussverteilung
des Lasergases erreicht, wodurch die Laserausgabe wesentlich erhöht wird.
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5 ist
ein Diagramm, das einen anderen Aufbau des AFGLOs in Ausführungsform
1 zeigt. 6 ist eine schematische Ansicht
eines Lasergaseinführteils 34 des
in 5 gezeigten AFGLOs. Die Flussrichtung des Lasergases
in dem Führungsrohr 344 ist
parallel und in derselben Richtung wie die Flussrichtung des Lasergases
in der Entladungsröhre
vorgesehen. In 6 ist die Distanz L2 zwischen der
Zentralachse der DT 1 und der Zentralachse des Führungsrohrs 344 parallel
zu der DT 1 zwischen 2 und 20 Mal so groß wie der
Innendurchmesser D der DT 1. 7 ist ein
Diagramm der Laserausgabe (L204) für die elektrische Eingabe in
die Entladungsröhre
im Vergleich zum Stand der Technik (L102). In 7 gibt
die Abszissenachse die elektrische Entladungseingabe wieder und
gibt die Ordinatenachse die Laserausgabe wieder. Wie in 7 gezeigt,
ist in der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Laserausgabe wesentlich höher als
im Stand der Technik. Bei diesem Aufbau ist die Störung der
Entladung in dem DA 5 wesentlich geringer, was auch visuell
zu erkennen ist. Die Ausgabekennlinie des in 7 gezeigten
Aufbaus ist beinahe dieselbe wie die in 3 gezeigte
Ausgabekennlinie.
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Aus
diesem Entladungszustand lässt
sich schließen,
dass das Lasergas wie schematisch in 8 gezeigt
fließt.
Das heißt,
das in dem Führungsrohr 344 in
der Richtung des Pfeils 9b fließende Lasergas geht glatt durch
das Einführrohr 342 hindurch. Bei
diesem Aufbau wird eine glatte Flusslinie aus dem Führungsrohr 344 in
die DT 1 gebildet. Daraus resultiert, dass die Flussverteilung
des Lasergases in der DT 1 im ganzen beinahe gleichmäßig ist.
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Der
in der Entladungsröhre
im Stand der Technik extrem unregelmäßige Entladungszustand ist
in dem AFGLO in der Ausführungsform
sehr stabil und gleichmäßig. Aus
diesem Ergebnis wird geschätzt,
dass der in 5 gezeigte AFGLO mit dem in 6 gezeigten
Lasergaseinführteil
eine sehr stabile und gleichmäßige Flussverteilung
des Lasergases erreicht, wodurch die Laserausgabe wesentlich erhöht wird.
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9 ist
ein Diagramm, das die Wirkung der Distanz L1 zwischen der Zentralachse
der DT 1 und der Zentralachse des Führungsrohrs 244 parallel
zu der DT 1 und dem Innendurchmesser D der DT 1 auf die
Laserausgabe zeigt. In 9 gibt die Abszissenachse das
Verhältnis
L1/D wieder und gibt die Ordinatenachse die Laserausgabe wieder.
Wie in 9 gezeigt, ist ein entsprechender Wert für L1/D vorgesehen.
Das heißt,
der durch den Pfeil 90 in 9 gezeigte
Bereich gibt einen entsprechenden Wert an. Der Bereich von L1/D
liegt zwischen 2 und 20.
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10 ist
ein Diagramm, das einen anderen Aufbau des AFGLOs in Ausführungsform
1 zeigt. 11 ist eine schematische Schnittansicht
eines Lasergaseinführteils 44 des
AFGLOs in 10. Eine Krümmung 446A ist in
dem Führungsrohr 444 vorgesehen.
Die Flussrichtung des Lasergases in dem Führungsrohr 444 geht
durch die Krümmung 446A von
dem Lasergasdurchgang 106 hindurch und ist parallel und
in umgekehrter Richtung zu der Flussrichtung des Lasergases in der
Entladungsröhre. 13 ist
ein Diagramm der Laserausgabe (L206) für die elektrische Eingabe in
die Entladungsröhre des
in 10 gezeigten AFGLOs mit dem in 11 gezeigten
Einführteil
im Vergleich zum Stand der Technik (L102). In 13 gibt
die Abszissenachse die elektrische Entladungseingabe wieder und
gibt die Ordinatenachse die Laserausgabe wieder. Wie in 13 gezeigt,
ist in dem Lasergaseinführteil 44 von 11 die
Laserausgabe wesentlich höher
als im Stand der Technik. In diesem Aufbau ist die Störung der
Entladung im DA 5 wesentlich geringer, was auch visuell
zu erkennen ist. Die in 13 gezeigte
Ausgabekennlinie ist beinahe gleich wie die in 3 gezeigte
Ausgabekennlinie. Weiterhin sind in dem AFGLO in 10 mit
dem in 12 gezeigten Lasergaseinführteil der
Entladungszustand und die Laserausgabekennlinie beinahe gleich wie
diejenigen des in 10 gezeigten AFGLOs mit dem
in 11 gezeigten Einführteil 44.
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Aus
diesem Entladungszustand kann geschlossen werden, dass das Lasergas
wie schematisch in 14 und 15 gezeigt
fließt.
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Im
folgenden wird die Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. In
dem Aufbau des AFGLOs von Ausführungsform
2 sind die anderen Teile neben der Form der Öffnung des Lasergaseinführteils
mit denjenigen von 37, 42 und 43 identisch. Deshalb
wird hier auf eine Beschreibung dieser Teile verzichtet. 16 ist
eine Teilschnittansicht des Einführteils 14 mit
einer Öffnung
und der DT 1. 17 ist eine Schnittansicht entlang
der Linie 17–17
von 16.
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Wie
in 16 und 17 gezeigt,
ist eine Öffnung 152 zwischen
der DT 1 und dem Einführrohr 142 vorgesehen.
Die Öffnung 152 umfasst
einen Teil zum Behindern des Lasergasflusses und zwei Löcher 162 zum
Durchlassen des Lasergases. Die zwei Löcher der Öffnung 152 sind an
vom Zentrum der Öffnung 152 abweichenden
Positionen parallel zu der Flussrichtung des Lasergases vorgesehen.
In dieser Konfiguration fließt
das Lasergas aus dem Einführrohr 142,
geht durch die Löcher 162 der Öffnung 152 hindurch
und strömt
in die DT 1. Der Entladungszustand in dem DA 5 in
diesem Aufbau ist weniger gestört
und im Vergleich zu dem Entladungszustand des AFGLOs des herkömmlichen
Aufbaus stabil.
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18 ist
ein Diagramm der Laserausgabekennlinie (L152) dieses Aufbaus im
Vergleich zu dem herkömmlichen
AFGLO wie in 3. Wie in 18 gezeigt,
ist in dem Lasergaseinführteil
mit der in 16 und 17 gezeigten Öffnung die
Laserausgabe wesentlich höher
als im Stand der Technik.
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Aus
dem Entladungszustand dieses Aufbaus kann geschlossen werden, dass
das Gas wie folgt fließt.
Die Flusslinien des durch die zwei Löcher 162 der Öffnung 152 hindurchgehenden
Lasergases laufen zusammen, um wechselseitig Ungleichmäßigkeiten
auszugleichen. Daraus resultiert, dass eine gleichmäßige Gasflussverteilung
in der Entladungsröhre
erhalten wird.
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19 zeigt
eine andere Form der in 16 gezeigten Öffnung.
Wie in 19 gezeigt, sind zusätzlich zu
dem Aufbau der in 16 gezeigten Öffnung zwei
Löcher 164 in
der Öffnung 154 in
einer vertikalen Richtung zu der Flussrichtung des Lasergases vorgesehen.
Es sind also insgesamt vier Löcher in
der Öffnung 154 ausgebildet.
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20 zeigt
eine andere Form der in 16 gezeigten Öffnung.
Wie in 20 gezeigt, sind im Vergleich
zu dem Aufbau der in 16 gezeigten Öffnung zwei
weitere Löcher 166 in
der Öffnung 156 vorgesehen.
Es sind also insgesamt neun Löcher
in der Öffnung 156 ausgebildet.
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Weiterhin
zeigt 21 eine andere Form der in 16 gezeigten Öffnung.
Wie in 21 gezeigt, ist der Aufbau der
in 16 gezeigten Öffnung
modifiziert. Das heißt,
von den zwei Löchern
in der Öffnung 158 ist
das Loch 168 auf der von der DT 1 aus gesehenen
stromaufwärts
gelegenen Seite des Lasergasflusses kleiner, während das Loch 169 auf
der stromabwärts
gelegenen Seite größer ist.
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In
dem AFGLO mit einer Öffnung
mit der in 19, 20 oder 21 gezeigten
Form, die in der Nähe
der Grenze zwischen dem Einführrohr 142 und
der DT 1 angeordnet ist, fließt das Lasergas aus dem Einführrohr 142,
geht durch die mehreren Löcher
in der Öffnung
hindurch und strömt
in die DT 1. In der Öffnung
mit einer der Formen von 19, 20 oder 21 ist
der Entladungszustand in dem DA 5 weniger gestört und im
Vergleich zu dem Entladungszustand in dem herkömmlichen AFGLO stabil. 22 ist
ein Diagramm der Laserausgabekennlinie des AFGLOs mit einer Öffnung mit
der in 19, 20 oder 21 gezeigten
Form im Vergleich zu dem herkömmlichen
AFGLO wie in 3. In 22 gibt
L154 die Ausgabekennlinie des AFGLOs mit der in 19 gezeigten Öffnung 154 wieder.
In 22 gibt L156 die Ausgabekennlinie des AFGLOs mit
der in 20 gezeigten Öffnung 156 wieder.
In 22 gibt L158 die Ausgabekennlinie des AFGLOs mit
der in 21 gezeigten Öffnung 158 wieder.
Wie in 22 gezeigt, ist in dem Lasergaseinführteil mit der
in 19, 20 oder 21 gezeigten Öffnung die
Laserausgabe wesentlich höher
als im Stand der Technik.
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Aus
dem Entladungszustand dieses Rufbaus kann geschlossen werden, dass
das Lasergas wie folgt fließt.
Die Flusslinien des Lasergases, das durch die mehreren Löcher der Öffnung hindurchgeht,
laufen zusammen, um wechselseitig Ungleichmäßigkeiten auszugleichen. Daraus
resultiert, dass eine gleichmäßige Gasflussverteilung
in der Entladungsröhre
erhalten wird. 23 ist ein schematisches Diagramm
des Lasergasflusses, das aus dem Entladungszustand des AFGLOs mit
einer in 19 gezeigten Öffnung 154 geschlossen
wird.
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24 ist
ein Korrelationsdiagramm des Verhältnisses der Gesamtfläche von
mehreren Löchern
der Öffnung
zur Schnittfläche
der Entladungsröhre
und der Laserausgabe für
die Ausführungsform 2
der vorliegenden Erfindung. Wenn die Schnittfläche der Entladungsröhre mit
A und die Gesamtfläche
von mehreren Löchern
in der Öffnung
mit B angegeben wird, wird in einem Bereich B/A von 0,5 bis 0,8
ein stabiler Gasfluss erhalten. Durch diesen stabilen Gasfluss wird
eine vorteilhafte Entladung realisiert. Eine vorteilhafte Entladung
erhöht
die Laserausgabe. Außerhalb
dieses Bereichs ist der Gasfluss instabil, wird der Entladungszustand
schlecht und fällt
deshalb die Laserausgabe. Es ist also bekannt, dass ein geeigneter
Bereich von B/A zwischen 0,5 und 0,8 liegt.
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Weiterhin
haben Untersuchungen der Erfinder ergeben, dass der Gasfluss dazu
neigt stabil zu sein, wenn die in der Öffnung ausgebildeten Löcher kreisförmig und
nicht quadratisch sind. Auch bei quadratischen Löchern können jedoch ähnliche
Wirkungen erhalten werden, wenn die Ecken in der Form eines großen R ausgebildet
werden.
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Wenn
mehrere kreisförmige
Löcher
ausgebildet sind und (1) ein Loch, das größer ist als der Radius der Öffnung,
und weitere kleinere Löcher
ausgebildet werden oder (2) alle Löcher kleiner als der Radius
der Öffnung
ausgebildet werden, ist der Gasfluss im Fall (2) stabiler.
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Im
folgenden wird die Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Bei
dem Aufbau des AFGLOs in der Ausführungsform 3 sind die anderen
Teile neben der Form der Öffnung
und des Lasergaseinführteils
mit denjenigen von 1 und 2 identisch.
Deshalb kann hier auf eine Beschreibung derselben verzichtet werden. 25 ist
eine Teilschnittansicht des Einführteils 24 mit
einer Öffnung
und der DT 1. 26 ist eine Schnittansicht entlang
der Linie 26–26
in 25.
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Wie
in 25 und 26 gezeigt,
ist eine Öffnung 252 zwischen
der DT 1 und dem Einführrohr 242 vorgesehen.
Die Öffnung 252 umfasst
einen Teil zum Behindern des Lasergasflusses und zwei Löcher 262 zum
Durchlassen des Lasergases. Die zwei Löcher der Öffnung 252 in an vom
Zentrum der Öffnung 252 abweichenden
Positionen parallel zu der Flussrichtung des Lasergases angeordnet.
Bei diesem Aufbau fließt
das Lasergas aus dem Einführrohr 242,
geht durch die zwei Löcher 262 der Öffnung 252 hindurch
und strömt
in die DT 1. Der Entladungszustand in dem DA 5 ist
bei diesem Aufbau weniger gestört
und ist im Vergleich zu dem Entladungszustand des AFGLOs mit herkömmlichem
Aufbau stabil. 27 ist ein Diagramm der Laserausgabekennlinie (L252)
dieses Aufbaus im Vergleich zu dem herkömmlichen AFGLO wie in 3.
Wie in 27 gezeigt, ist bei dem AFGLO
mit der in 25 und 26 gezeigten Öffnung die
Laserausgabe wesentlich höher
als im Stand der Technik.
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Aus
dem Entladungszustand dieses Aufbaus kann geschlossen werden, dass
das Lasergas wie folgt fließt.
Das in das Führungsrohr 244 in
der Richtung des Pfeils 9b fließende Gas trifft auf die Wand des
Einführrohrs 242,
wobei die Flussrichtung in der Richtung des Pfeils 9a umgekehrt
wird. Das in der Richtung des Pfeils 9a umgekehrte Gas
fließt
in die DT 1, um eine Flusslinie in der Form eines großen R von
dem Einführrohr 242 in
die DT 1 zu bilden. Außerdem
laufen die Flusslinien des durch die zwei Löcher 262 der Öffnung 252 hindurchgehenden
Lasergases zusammen, um wechselseitig Ungleichmäßigkeiten auszugleichen. Daraus
resultiert, dass eine gleichmäßige Gasflussverteilung
in der Entladungsröhre
erhalten wird.
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28 zeigt
eine andere Form der in 26 gezeigten Öffnung.
Wie in 28 gezeigt, sind zusätzlich zu
dem in 26 gezeigten Aufbau der Öffnung zwei
Löcher 264 in
der Öffnung 254 in
der Vertikalrichtung zu der Flussrichtung des Lasergases vorgesehen.
Es sind also insgesamt vier Löcher
in der Öffnung 254 ausgebildet.
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29 zeigt
eine andere Form der in 26 gezeigten Öffnung.
Wie in 29 gezeigt, sind im Vergleich
zu dem in 26 gezeigten Aufbau zwei weitere
Löcher 266 in
der Öffnung 256 vorgesehen. Es
sind also insgesamt neuen Löcher
in der Öffnung 256 ausgebildet.
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Weiterhin
zeigt 30 eine andere Form der in 26 gezeigten Öffnung.
Wie in 30 gezeigt, ist der in 26 gezeigte
Aufbau der Öffnung
modifiziert. Dabei ist von den zwei Löchern in der Öffnung 258 das
Loch 268 an der von der DT aus gesehen stromaufwärts gelegenen
Seite des Lasergasflusses kleiner, während das Loch 269 auf
der stromabwärtsgelegenen
Seite größer ist.
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Bei
dem AFGLO mit der in 28, 29 oder 30 gezeigten Öffnung,
die in der Nähe
der Grenze zwischen dem Einführrohr 242 und
der DT 1 vorgesehen ist, fließt das Lasergas aus dem Einführrohr 242,
geht durch die mehreren in der Öffnung
vorgesehenen Löcher
hindurch und strömt
in die DT 1. Mit der in 28, 29 oder 30 gezeigten Öffnung ist
der Entladungszustand in dem DA 5 weniger gestört und im
Vergleich zu dem Entladungszustand in dem herkömmlichen AFGLO stabil. 31 ist
ein Diagramm der Laserausgabekennlinie des AFGLOs mit der in 28, 29 oder 30 gezeigten Öffnung im
Vergleich zu dem herkömmlichen
AFGLO wie in 3. In 31 gibt
L254 die Ausgabekennlinie des AFGLOs mit der in 28 gezeigten Öffnung 254 wider.
In 31 gibt L256 die Ausgabekennlinie des AFGLOs mit
der in 29 gezeigten Öffnung 256 wieder.
In 31 gibt L258 die Ausgabekennlinie des AFGLOs mit
der in 30 gezeigten Öffnung 258 wieder.
Wie in 31 gezeigt, ist bei dem AFGLO
mit der in 28, 29 oder 30 gezeigten Öffnung die
Laserausgabe wesentlich höher
als im Stand der Technik.
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Aus
dem Entladungszustand bei diesem Aufbau lässt sich schließen, dass
das Lasergas wie folgt fließt.
Das heißt,
das im Führungsrohr 244 in
der Richtung des Pfeils 9b fließende Gas trifft auf die Wand
des Einführrohrs 242,
wobei die Flussrichtung in der Richtung des Pfeils 9a umgekehrt
wird. Das in der Richtung des Pfeils 9a umgekehrte Gas
fließt
in die DT 1 und bildet eine Flusslinie in der Form eines großen R vom
Einführrohr 242 in
die DT 1. Außerdem laufen
die Flusslinien des durch die mehreren Löcher der Öffnung hindurchgehenden Flusslinien
zusammen, um wechselseitig Ungleichmäßigkeiten auszugleichen. Daraus
resultiert, dass eine gleichmäßige Verteilung
des Gasflusses in der Entladungsröhre erhalten wird. 32 ist
ein schematisches Diagramm des aus dem Entladungszustand des AFGLOs
mit der in 28 gezeigten Öffnung 254 geschlossenen Lasergasflusses.
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33 ist
ein Korrelationsdiagramm des Verhältnisses der Gesamtfläche der Öffnung zu
der Schnittfläche
der Entladungsröhre
und der Laserausgabe für
die Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung. Wenn die Schnittfläche der Entladungsröhre mit
A und die Gesamtfläche
von mehreren Löchern
in der Öffnung
mit B angegeben wird, wird in einem Bereich B/A von 0,5 bis 0,8
ein stabiler Gasfluss erhalten. Durch diesen stabilen Gasfluss wird
eine vorteilhafte Entladung realisiert. Eine vorteilhafte Entladung erhöht die Laserausgabe.
Außerhalb
dieses Bereichs ist der Gasfluss instabil, wird der Entladungszustand schlecht
und fällt
deshalb die Laserausgabe. Es ist also bekannt, dass ein geeigneter
Bereich von B/A zwischen 0,5 und 0,8 liegt.
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Weiterhin
haben Untersuchungen der vorliegenden Erfinder ergeben, dass der
Gasfluss dazu neigt stabil zu sein, wenn die in der Öffnung ausgebildeten
Löcher
kreisförmig
und nicht quadratisch sind. Auch bei quadratischen Löchern können jedoch ähnliche
Wirkungen erhalten werden, wenn die Ecken in der Form eines großen R ausgebildet
werden.
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Wenn
mehrere kreisförmige
Löcher
ausgebildet sind und (1) ein Loch, das größer ist als der Radius der Öffnung,
und andere kleinere Löcher
ausgebildet werden oder (2) alle Löcher kleiner als der Radius
der Öffnung
ausgebildet werden, ist der Gasfluss im Fall (2) stabiler.
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34 und 35 sind
Strukturdiagramme des AFGLOs in anderen Beispielen der Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung. Bei dem in 34 und 35 gezeigten
Aufbau des AFGLOs mit der DT 1 und dem Einführteil 34 sind
die anderen Teile neben der Form der Öffnung des Lasergaseinführteils
dieselben wie in 5 und 6. Deshalb wird
hier auf eine Beschreibung derselben verzichtet. 34 ist
eine Teilschnittansicht des Einführteils 34 mit
einer Öffnung
und der DT 1. 35 ist eine Schnittansicht entlang
der Linie 35–35
von 34.
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Ein
Führungsrohr 344 ist
dafür vorgesehen, damit
das Lasergas parallel und in der selben Richtung zu der Flussrichtung
des Lasergases in der DT 1 fließen kann.
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Die
Laserausgabekennlinie in diesem Aufbau ist beinahe gleich der Ausgabekennlinie
von 31. Der Entladungszustand im DA 5 ist
gleich dem Entladungszustand des AFGLOs mit der in 28 gezeigten Öffnung 254,
wobei im Vergleich zum Stand der Technik ein stabiler Entladungszustand
erhalten wird.
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Aus
dem Entladungszustand dieses Aufbaus lässt sich schließen, dass
das Lasergas wie folgt und schematisch in 36 gezeigt
fließt.
Das in dem Führungsrohr 344 in
der Richtung des Pfeils 9b fließende Lasergas geht glatt durch
das Führungsrohr 342 durch.
Deshalb wird eine glatte Flusslinie aus dem Lasergasdurchgang 104 in
die DT 1 gebildet. Außerdem
laufen die durch die vier Löcher
der Öffnung
hindurchgehenden Flusslinien des Lasergases zusammen, um wechselseitig
Ungleichmäßigkeiten auszugleichen.
Daraus resultiert, dass eine gleichmäßige Verteilung des Gasflusses
in der Entladungsröhre
erhalten wird. Übrigens
kann als Form für
das Lasergasführungsrohr
in der Ausführungsform
3 auch das in 11 oder 12 für die Ausführungsform
1 gezeigte Führungsrohr
verwendet werden.
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Der
Entladungszustand in der Entladungsröhre, der im Stand der Technik
extrem ungleichmäßig war,
ist bei der Entladungsverteilung in den Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung sehr stabil, wodurch die Laserausgabe wesentlich erhöht wird.