DE10202159B4 - Bandleiterlaser mit einem instabilen Resonator - Google Patents

Bandleiterlaser mit einem instabilen Resonator Download PDF

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    • H01S3/0975Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser using inductive or capacitive excitation

Abstract

Bandleiterlaser mit einem instabilen Resonator (2), bei dem sich ein Lasergas (LG) zwischen flächenhaft ausgedehnten Elektroden (6) befindet, die einen schmalen Entladungsraum (7) mit einer Längsausdehnung (8) und einer Querausdehnung (10) festlegen, der zumindest an seinen Stirnflächen mit seiner Umgebung fluidisch verbunden ist, und die an einen getaktet betriebenen Hochfrequenzgenerator (HF) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass dem Entladungsraum (7) zumindest an einer seiner Längsseiten zumindest auf einem wesentlichen Teil seiner Längsausdehnung zur Unterdrückung einer akustischen Schwingung des Lasergases (LG) eine Abdeckung (12) zugeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Bandleiterlaser mit einem instabilen Resonator.
  • Die Eigenschaften eines aus einem Resonator austretenden Laserstrahls werden wesentlich von den Eigenschaften der den Resonator bildenden optischen Komponenten und den Eigenschaften des innerhalb des Resonators befindlichen aktiven Mediums beeinflusst. Sowohl die optischen Komponenten innerhalb des Resonators, dazu zählen insbesondere die Resonatorspiegel, als auch das aktive Medium selbst, werden insbesondere bei Hochleistungslasern aufgrund der hohen Leistungsdichte thermisch hoch belastet. Dies führt zu einer Änderung ihrer optischen Eigenschaften, beispielsweise zu einer durch innere Spannungen verursachten Verformung der Resonatorspiegel, die abhängig von der eingebrachten Anregungsleistung ist. Diese Änderung wiederum hat unmittelbare Auswirkung auf die Eigenschaften des aus dem Resonator austretenden Laserstrahls.
  • Aus der DE 44 28 194 C2 ist es beispielsweise zur Kompensation der bei hoher Laserleistung auftretenden Verformung der Resonatorspiegel bekannt, wenigstens einen der Resonatorspiegel auf ihrer Rückseite mit einer steuerbaren Wärmequelle zu versehen, um die zu einer Verformung des Resonatorspiegels führenden inneren Spannungen zu reduzieren.
  • Insbesondere bei sogenannten ebenen diffusionsgekühlten CO2-Bandleiterlasern (Slablasern), wie sie beispielsweise aus der US 4,719,639 A oder aus der EP 0 305 893 A2 bekannt sind, hat sich nun gezeigt, dass im Hochleistungsbereich eine leistungsabhängige Steuerung des Wärmeeintrags in den Resonatorspiegel nicht mehr ausreicht, um die Eigenschaften des aus dem Resonator austretenden Laserstrahls konstant zu halten. Vielmehr hat sich ergeben, dass es bei großflächigen Entladungsgeometrien, wie sie bei Hochleistungslasern im kW-Bereich erforderlich sind, unabhängig von der in den Resonator zwischen die Elektroden eingekoppelten Hochfrequenzleistung zu Einbrüchen der am Einsatz- oder Prozessort verfügbaren Laserleistung kommt. Dabei wurde beobachtet, dass diese Leistungseinbrüche im Pulsbetrieb bei bestimmten Schaltfrequenzen f einer getaktet über die großflächigen Elektroden in das laseraktive Medium eingespeisten Hochfrequenzleistung auftreten.
  • Dies ist in der graphischen Darstellung gemäß 15 zu erkennen, in der der Messwert der am Prozessort verfügbaren Ausgangslaserleistung P gegen die Schaltfrequenz f bei durch entsprechende Tastverhältnisse konstant eingestellter mittlerer elektrischer Anregungsleistung aufgetragen ist (Kurve a). Der Figur ist zu entnehmen, dass es bei bestimmten Schaltfrequenzen f, im dargestellten Beispiel bei einem 2,5-kW-Modul mit einer Elektrodenfläche von 0,2 m2, zu „resonanzähnlichen" Leistungseinbrüchen insbesondere im Bereich f > 1 kHz kommt.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Bandleiterlaser mit einem instabilen Resonator anzugeben, bei dem die vorstehend genannten Probleme vermieden sind.
  • Die genannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit einem Laser mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Gemäß diesen Merkmalen ist bei einem Bandleiterlaser mit einem instabilen Resonator, bei dem sich ein Lasergas zwischen flächenhaft aus gedehnten Elektroden befindet, die einen schmalen Entladungsraum mit einer Längsausdehnung und einer Querausdehnung festlegen, der zumindest an seinen Stirnflächen mit seiner Umgebung fluidisch verbunden ist, und die an einen getaktet betriebenen Hochfrequenzgenerator angeschlossen sind, vorgesehen, zumindest an einer der Längsseiten des Entladungsraumes zumindest auf einem wesentlichen Teil seiner Längsausdehnung eine Abdeckung zur Unterdrückung einer akustischen Schwingung des Lasergases anzuordnen.
  • Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass die eingangs anhand von 15 erläuterten Leistungseinbrüche ihre Ursache im wesentlichen darin finden, dass bedingt durch die Schaltfrequenz f der an den Elektroden getaktet angelegten Hochfrequenzspannung resonanzartige räumliche Entladungsstrukturen auftreten, die zu einer strukturierten und von der Schaltfrequenz f abhängigen Modulation der Dichte des sich im Entladungsraum befindlichen Lasergases und zu resonanzartigen akustischen Schwingungen führen, wobei insbesondere ausgeprägte und besonders störende Querschwingungen entstehen. Mit anderen Worten: Ein Teil der eingekoppelten HF-Leistung wird in Bewegungsenergie des Lasergases umgewandelt. Die damit einhergehenden verursachten Druck- und Temperaturänderungen bewirken eine Änderung des Brechungsindex des laseraktiven Mediums, so dass sich die Abbildungseigenschaften innerhalb des Resonators ändern und insbesondere bei einem konfokalen instabilen Resonator die Konfokalitätsbedingung nicht mehr erfüllt ist. Dies hat zur Folge, dass der aus dem Resonator austretende Laserstrahl nicht mehr parallel sondern unter einem Winkel zur von den Resonatorspiegeln gebildeten optischen Achse aus dem Resonator austritt. Der Laserstrahl breitet sich somit nicht mehr in Sollrichtung auf einer Systemachse des dem Resonator optisch nachgeschalteten Strahlführungs- und Strahlformungssys tems aus, das unter anderem auch Raumfilter oder Blenden aufweist. Durch die Abweichung von der Sollrichtung wird somit ein Teil des um seine Mittenachse eine symmetrische, annähernd eine gaußförmige Intensitätsverteilung aufweisenden Laserstrahls ausgeblendet bzw. ausgefiltert und steht somit am Prozessort nicht mehr als Nutzleistung zur Verfügung. Mit anderen Worten: Der unmittelbar aus dem Resonator austretende Laserstrahl ist zwar in seiner Leistung im wesentlichen unverändert, steht aber durch die schiefwinklige Ausbreitung zur System- oder Sollrichtung nicht mehr vollständig zur Verfügung.
  • Die Erfindung geht nun von der Überlegung aus, dass die besonders störenden Querschwingungen wirksam unterdrückt werden können, wenn der durch den längsseitigen Spalt zwischen dem Entladungsraum und der Umgebung mögliche Gasaustausch zumindest erschwert wird, so dass ein seitliches Ausschwingen des Lasergases in den Raum außerhalb der Elektroden behindert ist. Dadurch ist es möglich, den Hochfrequenzgenerator mit frei variierbarer Taktfrequenz zu betreiben und auch solche Taktfrequenzen zu nutzen, bei denen ohne Abdeckung besonders ausgeprägte Resonanzschwingungen auftreten würden.
  • Zwar ist aus der eingangs zitierten EP 0 305 893 A2 eine Anordnung bekannt, bei der der Entladungsraum vollständig abgeschlossen oder abgedichtet ist, d. h. auch in seiner Längsrichtung von Seitenwänden abgedeckt ist. Eine solche Lösung hat sich jedoch bei Hochleistungslasern im industriellen Einsatz als nicht sehr zweckmäßig erwiesen, da trotz der durch die großflächigen Elektroden und den kleinen Elektrodenabstand möglichen effizienten Kühlung des Lasergases seine allmähliche Zersetzung unvermeidlich ist, so dass ein langsamer Gasaustausch erforderlich ist. Aus diesem Grunde hat sich in der Praxis die in der EP 0 275 023 A1 vorgeschlagene Lösung durchgesetzt, den Entladungsraum seitlich offen zu lassen und am seitlichen Spalt nur Abstandshalter zwischen den Elektroden anzubringen, um einen ungehinderten Gasaustausch zu ermöglichen. Außerdem behindern starr mit den Elektroden verbundene Seitenwände deren thermische Ausdehnung und können zu Verbiegungen führen, die sich ebenfalls ungünstig auf die Eigenschaften des Resonators auswirken. Darüber hinaus treten die eingangs erläuterten Probleme nur bei der Anregung des Lasergases mit einer getakteten Hochfrequenzleistung auf, deren Verwendung in der EP 0 305 893 A2 nicht erwähnt ist.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich die Abdeckung über die gesamte Längsseite des Entladungsraumes. Dies verhindert auf der gesamten Längsseite des Entladungsraumes ein seitliches Ausschwingen des Lasergases, so dass das Entstehen von Querschwingungen wirksam unterdrückt ist.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung verschließt die Abdeckung den Entladungsraum seitlich, so dass durch den seitlichen Spalt kein Gasaustausch zwischen mit der Umgebung stattfinden kann. Dadurch ist das Entstehen von Querschwingungen sicher unterdrückt.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Abdeckung gleitend an den Elektroden gelagert. Dadurch wird das Entstehen von thermisch induzierten mechanischen Verbiegungen der Elektroden durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten zwischen den vorzugsweise metallischen Elektroden und der aus einem Isolator bestehenden Abdeckung verhindert.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine aus einem elastischen Werkstoff bestehende Abdeckung vorgesehen. In dieser Ausführungsform ist das Entstehen von thermisch induzierten mechanischen Spannungen auch bei einer Be festigung der Abdeckung an den Stirnflächen der Elektroden weitgehend unterbunden.
  • Vorzugsweise besteht die Abdeckung aus einem polymeren Werkstoff, insbesondere Teflon. Letzteres ist bei hoher elektrischer Spannungsfestigkeit thermisch und chemisch besonders resistent.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist als Abdeckung ein poröser, gasdurchlässiger Werkstoff vorgesehen. Dadurch ist sowohl das Entstehen von Querschwingungen unterdrückt als auch ein langsamer Gasaustausch zwischen dem Entladungsraum und dem Außenraum ermöglicht.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu ist zwischen Abdeckung und Elektroden ein Gaskanal vorgesehen, der unter Umlenkung des Lasergases einen seitlichen Gasaustausch ermöglicht. Mit anderen Worten: Die Abdeckung verschließt zwar nicht mehr den Entladungsraum auf seiner Längsseite, überdeckt diesen in einer Draufsicht gesehen jedoch weiterhin vollständig. Der Gaskanal enthält hierzu einen in Draufsicht auf die Abdeckung nicht sichtbaren Kanalabschnitt, der eine fluidische Verbindung zwischen dem Entladungsraum und dem Außenraum herstellt. Dadurch wird der Gasaustausch zwischen Entladungsraum und Außenraum zusätzlich verbessert. Ein solcher Gasaustausch mit einem Ballastvolumen ist insbesondere bei Hochleistungslasern aufgrund der im Hochleistungsbereich unvermeidlichen langsamen Zersetzung des Lasergases von Vorteil.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein zwischen den Resonatorspiegeln und den Elektroden befindlicher und sich in Richtung der Querausdehnung erstreckender Spalt (Querspalt) ebenfalls mit einer Abdeckung (Querabde ckung) versehen. Durch diese Maßnahme wird ein Ausschwingen des Lasergases durch den Querspalt in den Außenraum verhindert, so dass gegebenenfalls entstehende Längsschwingungen ebenfalls wirksam unterdrückt werden. Eine solche Querabdeckung ist vorzugsweise in gleicher Weise konstruktiv ausgestaltet wie die vorstehend erläuterten vorteilhaften Ausführungsformen der Abdeckung des Längsspaltes.
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnung verwiesen. Es zeigen:
  • 1 einen erfindungsgemäßen Bandleiterlaser in einer perspektivischen Prinzipdarstellung,
  • 2 bis 5 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bandleiterlasers in einer Seitenansicht auf die Längsseite, einem Querschnitt parallel zur Querseite bzw. einer Draufsicht sowie einem vergrößerten Ausschnitt des Querschnittes parallel zur Querseite im Bereich des seitlichen Längsspaltes,
  • 6 eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bandleiterlasers in einer der 5 analogen Darstellung,
  • 7 und 8 eine weitere alternative Ausführungsform in einer Draufsicht bzw. einem vergrößerten Ausschnitt aus einem Querschnitt parallel zur Querseite,
  • 9 bis 11 und 12 bis 14 jeweils Diagramme, in denen der räumliche Verlauf des Druckes, der Dichte bzw. der Temperatur des Lasergases bei Auftreten einer akustischen Resonanz in Querrichtung bei seitlich offenem bzw. seitlich geschlossenen Entladungsraum aufgetragen sind,
  • 15 eine graphische Darstellung, in der die am Prozessort verfügbare Ausgangsleistung des Bandleiterlasers ge gen die Frequenz für einen erfindungsgemäßen Bandleiterlaser und für einen Bandleiterlaser nach dem Stand der Technik dargestellt ist.
  • 16 und 17 weitere vorteilhafte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Bandleiterlasers in einem Längsschnitt, bei denen ein sich zwischen den Elektroden und den Resonatorspiegeln befindlicher Spalt ebenfalls mit einer Abdeckung versehen ist.
  • Gemäß 1 umfasst ein Bandleiterlaser einen instabilen Resonator 2, im dargestellten Ausführungsbeispiel ein konfokaler instabiler Resonator des negativen Zweeigs, zwischen dessen konkaven Resonatorspiegeln 4a und 4b sich ein Lasergas LG, im Ausführungsbeispiel ein CO2 oder CO als laseraktives Medium enthaltendes Gasgemisch, befindet. Die Anregung des Lasergases LG erfolgt durch eine elektrische Hochfrequenzentladung zwischen zwei voneinander nur im Millimeterbereich beabstandeten flächenhaft ausgedehnten Elektroden 6. Ein solcher Bandleiterlaser ist beispielsweise in der eingangs zitierten US 4,719,639 A und der EP 0 305 893 A2 näher erläutert.
  • Die Resonatorspiegel 4a, b sind von den Stirnseiten der Elektroden 6 beabstandet angeordnet, wobei der Abstand in der Prinzipdarstellung der Figur übertrieben eingezeichnet ist und in der Praxis ebenfalls nur im Millimeterbereich liegt.
  • Aus dem Resonator 2 tritt ein Laserstrahl LS aus, der sich im Idealfall auf der optischen Systemachse A ausbreitet. Dem Bandleiterlaser sind noch eine Reihe von optischen Komponenten zur Strahlführung, beispielsweise Umlenkspiegel, und Strahlformung, beispielsweise Raumfilter und Linsen, nachgeordnet, die aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Figur nicht dar gestellt sind und zur Führung des Laserstrahls LS zum Prozessort dienen.
  • Die Einkopplung der von einem Hochfrequenzgenerator erzeugten Hochfrequenzspannung HF erfolgt getaktet (gepulst) mit einer frei variierbaren (einstellbaren) Schaltfrequenz f, um eine einfache Steuerung der mittleren Ausgangsleistung des Bandleiterlasers zu ermöglichen.
  • Die Elektroden 6 legen einen schmalen quaderförmigen Entladungsraum 7 mit einer sich zwischen den Resonatorspiegeln 4a, 4b parallel zur Systemachse A erstreckenden Längsausdehnung 8 und einer dazu senkrechten Querausdehnung 10 fest. Der zwischen den Elektroden 6 gebildete sich in Längsrichtung erstreckende Spalt, d.h. die schmale Längsseite des Entladungsraumes 7, ist auf beiden Seiten mit einer Abdeckung 12 versehen. Diese Abdeckung 12 dient zur Unterdrückung der bei Einspeisung der getakteten Hochfrequenzleistung bei bestimmten Schaltfrequenzen f entstehenden und besonders ausgeprägten akustischen Querschwingung des Lasergases LG. Eventuell entstehende Längsschwingungen sind in der Praxis nicht in gleicher Weise ausgeprägt, da die relativ nahe am Querspalt angeordneten Resonatorspiegel 4a, b bereits eine in der Praxis häufig ausreichende Unterdrückung dieser Längsschwingungen bewirken.
  • Als Werkstoffe für die Abdeckung 12 kommen grundsätzlich alle elektrisch nichtleitenden Werkstoffe in Betracht, die bei niedrigen dielektrischen Verlusten thermisch hinreichend stabil sind, beispielsweise keramische Werkstoffe oder Quarzglas. Besonders geeignet sind Werkstoffe, die zusätzlich leicht verformbar oder elastisch sind, beispielsweise polymere Werkstoffe, insbesondere Teflon PTFE. Um einen langsamen seitlichen Gasaustausch zu ermöglichen oder zu erleichtern aber zugleich das Entstehen von Schwingungen zu unterdrücken ist insbesondere die Verwendung von porösen Werkstoffen, beispielsweise Faserverbundwerkstoffe oder offenzellige Schaumwerkstoffe, von Vorteil.
  • Gemäß 2 sind die Elektroden 6 über eine Mehrzahl von Abstandshaltern 14 miteinander verbunden, die ihren Abstand festlegen. Durch die Verwendung von voneinander beabstandeten, relativ schmalen Abstandshaltern 14 ist sichergestellt, dass einer thermischen Ausdehnung der Elektroden 6 in Längs- und in Querrichtung möglichst wenig Widerstand entgegengesetzt wird. Dadurch ist ein Verbiegen der Elektroden 6 und eine damit verbundene Störung der Wellenleitereigenschaften des von den Elektroden 6 gebildeten Hohlraumes (Entladungsraum 7) weitgehend vermieden. Der sich in Längsausdehnung 8 erstreckende seitliche Spalt ist hinter den Abstandshaltern 14 durch die Abdeckung 12 verschlossen, die sich im dargestellten Ausführungsbeispiel über die gesamte Längsausdehnung 8 erstreckt.
  • Gemäß 3 sind die Elektroden 6 an ihrer Längsseite jeweils mit einer Stufe oder einem Absatz 20 versehen, so dass eine Vertiefung gebildet wird, in der die Abdeckung 12 zwischen dem Entladungsraum 7 und den Abstandshaltern 14 angeordnet ist. Dies ermöglicht die Verwendung einer konstruktiv besonders einfach aufgebauten Abdeckung 12 in Form eines zusammenhängenden Streifens.
  • In 5 ist zu erkennen, dass die Elektroden 6 mit in Längsrichtung verlaufenden Führungsnuten 22 versehen sind, die zur Führung und räumlichen Fixierung der leistenförmigen Abdeckung 12 dienen. Im Ausführungsbeispiel liegt die Abdeckung 12 an den Wandflächen der Führungsnuten 22 an. In diesem Ausfüh rungsbeispiel ist ein seitlicher Gasaustausch zwischen dem Entladungsraum 7 und der Umgebung nur möglich, wenn die Abdeckung 12 aus einem porösen Material besteht. Um thermische Spannungen zu vermeiden, ist die Abdeckung 12 lediglich in die Führungsnuten 22 eingeschoben und dort gleitend gelagert.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß 6 ist nur eine der einander gegenüberliegenden Elektroden 6 mit einer Nut 22 zur Führung der Abdeckung 12 versehen. Zwischen Abdeckung 12 und der nicht mit der Nut 22 versehenen Elektrode 6 ist ein Spalt 23a vorgesehen, der gemeinsam mit einem in einer durch den Pfeil angedeuteten seitlichen Draufsicht auf die Abdeckung nicht sichtbaren Spalt 23b zwischen dem Absatz 20 und der Abdeckung 12 einen schmalen, im Schnitt L-förmigen Gaskanal bildet, der einen Gasaustausch zwischen dem Entladungsraum 7 und dem Außenraum auch dann ermöglicht, wenn die Abdeckung 12 aus einem gasundurchlässigen Werkstoff besteht. Die Abdeckung 12 überdeckt weiterhin den seitlichen Spalt des Entladungsraumes 7 in seiner gesamten Breite und vorzugsweise auch Länge, so dass der Gasaustausch nur unter Umlenkung des Lasergases in dem von der Abdeckung 12 verdeckten, durch den Spalt 23b gebildeten Kanalabschnitt erfolgen kann. Dadurch ist trotz eines möglichen Gasaustausches das Entstehen von Querschwingungen wirksam unterdrück.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß 7 und 8 ist die Abdeckung 12 aus einer Mehrzahl voneinander beabstandeter und einander unter Bildung eines Spaltes 24 überdeckender Abdeckelemente 120 gebildet. Die Abdeckelemente 120 sind hierzu in zwei durch den Spalt 24 beabstandete Reihen versetzt zueinander angeordnet, so dass ein langsamer seitlicher Gasaustausch nur durch Umlenkung über den Spalt 24 möglich ist.
  • Im Diagramm gemäß 9 ist der Druck des Lasergases – im Ausführungsbeispiel ein Gasgemisch aus He, N2 und CO2 mit einer auf das Volumen bezogenen Gemischzusammensetzung im Verhältnis 3:2:1 – bei einer Schaltfrequenz = 1,375 kHz bei seitlich offenem Entladungsraum in Querrichtung x aufgetragen, wie er in einer Modellrechnung für einen Entladungsmodul mit den Abmessungen 1 m × 0,2 m, einem Elektrodenabstand von 1,55 mm, bei einem Ausgangsgasdruck von 180 hPa (Gasdruck in der Umgebung der Elektroden) und einer cw-Laserleistung von 2,7 kW bei einem Tastverhältnis von 0,5 errechnet wurde. Die Frequenz f = 1,375 kHz entspricht dabei dem Grundmode einer freien ungedämpften akustischen Querschwingung. Dem Diagramm ist zu entnehmen, dass der Druck in der Mitte des Entladungsraumes um einen Faktor 2 höher ist als an seinen Rändern. In gleicher Weise ist in der Mitte des Entladungsraumes gemäß 10 die Dichte und gemäß 11 die Temperatur signifikant erhöht. Diese Modulation führt zu einer Veränderung der Ausbreitungsbedingungen für den Laserstrahl innerhalb des Resonators und somit zu der eingangs erläuterten Richtungsinstabilität des aus dem Resonator austretenden Laserstrahls.
  • Den 12 bis 14 ist zu entnehmen, dass diese signifikante Modulation der Dichte bei gleicher Schaltfrequenz f = 1,375 kHz zumindest nach der numerischen Modellrechnung vollständig verschwindet, wenn der Entladungsraum an seinen Längsseiten geschlossen wird.
  • In 15 veranschaulicht die Messkurve b die Auswirkung der Anbringung einer seitlichen Abdeckung auf die am Prozessort verfügbare Ausgangsleistung P des Laserstrahls. In der Figur ist zu erkennen, dass durch die erfindungsgemäße Maßnahme die Abhängigkeit der Ausgangsleistung P von der Schaltfrequenz f weitgehend eliminiert ist.
  • In den Ausführungsformen gemäß 16 und 17 ist zu erkennen, dass die Resonatorspiegel 4a, b einen geringen Abstand zu den Stirnflächen 60 der Elektroden 6 aufweisen, so dass sich in Querrichtung, d. h. senkrecht zur Zeichenebene erstreckende relativ schmale Querspalte 30 ergeben, durch die grundsätzlich ein Ausschwingen des Lasergases LG möglich ist.
  • Gemäß 16 sind in diese Querspalten 30 im Bereich der Stirnfläche jeder Elektrode 6 Querabdeckungen 32 eingebracht, die jeweils in im Resonatorspiegel befindlichen Nuten 34 geführt sind und an die Stirnfläche 60 angrenzen. In diesem Ausführungsbeispiel besteht die Querabdeckung 32 analog zum Ausführungsbeispiel der 5 aus einem porösen, elastischen und elektrisch isolierenden Werkstoff, durch den das Lasergas LG langsam strömen kann.
  • 17 zeigt eine in Analogie zum Ausführungsbeispiel gemäß 6 gestaltete Querabdeckung 32, die an den Resonatorspiegeln 4a, b fixiert ist und keinen mechanischen Kontakt zu den Elektroden 6 aufweist sondern jeweils in eine in die Stirnfläche 60 eingebrachte Nut 36 hineinragt und eine Umlenkung des Lasergases LG bewirkt. In diesem Fall kann die Querabdeckung aus einem gasdichten, elektrisch isolierenden Werkstoff bestehen.
  • In den beiden Ausführungsbeispielen gemäß 16 und 17 sind die Querabdeckungen 32 jeweils in den Querspalt 30 eingebracht. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Querabdeckungen am Rand des Querspaltes 30 anzuordnen, so dass sie nicht in den Querspalt hineinragt. Querabdeckungen 32 und Abdeckungen 12 (1 bis 8) sind dabei vorzugsweise so aufeinander abge stimmt, dass sie den gesamten Entladungsraum 7 umschließen und akustisch abdichten.
  • 2
    instabiler Resonator
    4a, b
    konkave Resonatorspiegel
    6
    Elektroden
    7
    quaderförmiger Entladungsraum
    8
    Längsausdehnung
    10
    Querausdehnung
    12
    Abdeckung
    14
    Abstandshalter
    20
    Absatz
    22
    Führungsnuten
    23a, b
    Spalt
    24
    Spalt
    30
    Querspalt
    32
    Querabdeckung
    34, 36
    Nut
    60
    Stirnfläche
    120
    Abdeckelemente
    f
    Schaltfrequenz
    b
    Messkurve
    P
    Ausgangslaserleistung
    A
    optische Systemachse
    HF
    Hochfrequenzgenerator
    LS
    Laserstrahl
    LG
    Lasergas

Claims (13)

  1. Bandleiterlaser mit einem instabilen Resonator (2), bei dem sich ein Lasergas (LG) zwischen flächenhaft ausgedehnten Elektroden (6) befindet, die einen schmalen Entladungsraum (7) mit einer Längsausdehnung (8) und einer Querausdehnung (10) festlegen, der zumindest an seinen Stirnflächen mit seiner Umgebung fluidisch verbunden ist, und die an einen getaktet betriebenen Hochfrequenzgenerator (HF) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass dem Entladungsraum (7) zumindest an einer seiner Längsseiten zumindest auf einem wesentlichen Teil seiner Längsausdehnung zur Unterdrückung einer akustischen Schwingung des Lasergases (LG) eine Abdeckung (12) zugeordnet ist.
  2. Bandleiterlaser nach Anspruch 1, bei dem sich die Abdeckung (12) über die gesamte Längsseite des Entladungsraumes (7) erstreckt.
  3. Bandleiterlaser nach Anspruch 2, bei dem die Abdeckung (12) den Entladungsraum (7) seitlich verschließt.
  4. Bandleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Abdeckung (12) gleitend an den Elektroden (6) gelagert ist.
  5. Bandleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Abdeckung (12) aus einem elastischen Werkstoff besteht.
  6. Bandleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Abdeckung (12) aus einem polymeren Werkstoff besteht.
  7. Bandleiterlaser nach Anspruch 6, bei dem als Werkstoff Teflon vorgesehen ist.
  8. Bandleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem als Abdeckung (12) ein poröser, gasdurchlässiger Werkstoff vorgesehen ist.
  9. Bandleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen Abdeckung (12) und Elektroden (6) ein einen seitlichen Gasaustausch ermöglichender Gaskanal (23a, b; 24) vorgesehen ist.
  10. Bandleiterlaser nach Anspruch 9, bei dem die Abdeckung (12) aus einer Mehrzahl einander unter Bildung eines Spaltes (24) überlappend angeordneter Abdeckelemente (120) aufgebaut ist.
  11. Bandleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein zwischen den Resonatorspiegeln (4a, 4b) und den Elektroden (6) befindlicher und sich in Richtung der Querausdehnung erstreckender Querspalt (30) mit einer Querabdeckung (32) versehen ist.
  12. Bandleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Lasergas (LG) als laseraktives Medium Kohlendioxid CO2 oder Kohlenmonoxid CO enthält.
  13. Bandleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Hochfrequenzgenerator (HF) mit einer frei einstellbaren Taktfrequenz betreibbar ist.
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