DE112005001820T5

DE112005001820T5 - Dielektrisch gekoppelter CO2-Plattenlaser

Info

Publication number: DE112005001820T5
Application number: DE112005001820T
Authority: DE
Inventors: Christian J. Los Gatos Shackleton; Phillip J. West Hartford Gardner; Anthony J. West Hartford Demaria; Vernon Windsor Seguin; John J. Granby Kennedy
Original assignee: Coherent Inc
Current assignee: Coherent Inc
Priority date: 2004-08-05
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2007-06-14
Also published as: WO2006020373A1; JP2008509556A; US7263116B2; US20060029116A1

Abstract

Laser, folgendes aufweisend:
eine ein Lasergas enthaltende Umhüllung;
erste und zweite langgestreckte Elektroden in der Umhüllung, wobei die genannten Elektroden ebene, unter Abstand angeordnete und aneinander gegenüberliegende Oberflächenabschnitte aufweisen;
ein festes dielektrisches Material zwischen den Elektroden in Form von einer oder mehreren Platten, die sich entlang der Länger der Elektroden erstrecken, wobei das genannte feste dielektrische Material eine Gesamtstärke aufweist, die kleiner ist als der Abstand zwischen den Elektroden, wodurch ein langgestreckter Spalt verbleibt, der als Spalt zwischen der Elektrode und einer dielektrischen Platte oder als Spalt zwischen zwei dielektrischen Platten vorliegt und wobei der Spalt mit genanntem Lasergas gefüllt ist;
ein Paar von Spiegeln, die so geformt und angeordnet sind, dass sie eine resonante Laserkavität definieren, die sich durch den langgestreckten Spalt erstreckt, welcher eine Höhe und eine Breite aufweist;
eine Einrichtung zum Anregen des Lasergases in dem Spalt, wodurch Laserstrahlung in der genannten...

Description

TECHNISCHER BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kohlendioxid (CO₂)-Plattenlaser. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Plattenlaser mit einem dielektrischen Kopplungselement zwischen den metallischen Platten-Elektroden.
ERÖRTERUNGEN ZUM STAND DER TECHNIK
CO₂-Laser werden weitverbreitet in industriellen Herstellungsverfahren eingesetzt, wie zum Beispiel zum Schneiden oder Bohren, insbesondere von nicht metallischen Materialien. Eine Ausführungsform eines CO₂-Lasers, der für einen solchen Einsatz insbesondere geeignet ist, ist der als solches bekannte "Platten"-Laser. Ein solcher Laser hat eine Anordnung mit einem Paar von langgestreckten, plattenartigen flachen Elektroden, die einander gegenüberliegend und unter Abstand angeordnet sind, um einen Spalt zwischen den Elektroden zu begrenzen. Die Elektroden sind üblicherweise in einer gasdichten Umhüllung enthalten. Die Umhüllung und der Spalt zwischen den Elektroden werden mit einer Lasergasmischung unter Einschuss von CO₂ gefüllt. Ein Potential wird mit Radiofrequenzen (RF) an die Elektroden angelegt, um eine elektrische Entladung in der CO₂-Lasergasmischung zu erzeugen. Die Entladung regt das CO₂-Lasergas an. Ein Paar von Spiegeln sind so angeordnet, dass jeweils einer davon an jedem Ende des Paares der Elektroden sitzt, um einen Laserresonator zu bilden. Dabei ist eine bevorzugte Art des Resonators der sogenannte Hybrid-Wellenleiter-Resonator, der ein instabiler Resonator ist. Das angeregte CO₂-Lasergas bewirkt eine optische Verstärkung zur Erzeugung von Laserstrahlung in dem Resonator. Die Elektroden bilden einen Wellenleiter oder Lichtleiter für die Laserstrahlung in einer Achse des Resonators, die senkrecht steht auf der Ebene der Elektroden. Dies beschränkt die Lasermode des Resonators auf diese Achse. Die Spiegel definieren die Lasermode in einer Achse parallel zu der Ebene der Elektroden. In der Anordnung eines instabilen Resonators wird Laserstrahlung aus dem Resonator durch Umgehung eines der Resonatorspiegel abgegeben (man könnte auch sagen, die Strahlung "leckt aus").
Bei Plattenlasern zum Bohren, Schneiden oder anderen Verarbeitungsverfahren sind eine hohe Ausgangsleistung, beispielsweise größer als 100 Watt (W), und ein größtmöglicher Wirkungsgrad wichtig. Bei irgendeiner gegebenen Plattenlaserkonfigurati on steigt die mögliche mittlere Ausgangsleistung im Allgemeinen mit dem Gasdruck und der eingekoppelten RF-Leistung an, vorausgesetzt, dass die mittlere RF-Eingangsleistung das Lasergas nicht über 600°K aufheizt. Wenn weiterhin ein Pulsbetrieb durchgeführt wird, ist ein erheblicher Anstieg in den Spitzenwerten der RF-Eingangsleistung möglich mit steigendem Gasdruck, vorausgesetzt, dass ein entsprechender Anstieg in der optischen Spitzenleistung am Ausgang ebenfalls möglich ist. Dieser Anstieg in der Spitzenleistung ist nur dann möglich, wenn das Tastverhältnis der Pulssteuerung die RF-Eingangsleistung wie oben diskutiert begrenzt. Mit steigendem Gasdruck treten schnellere optische Anstiegs- und Abfallszeiten (der Pulse) auf wegen des entsprechenden Anstiegs der molekularen Kollisionsrate der angeregten Teilchen in der Entladung und einem entsprechenden Anstieg der Zerfallsraten der oberen angeregten Laserpegel.
Allgemein gilt, dass eine obere Grenze der optischen Spitzenausgangsleistung, wie sie für eine gegebene Plattenlaserkonfiguration, die gepulst arbeitet, und bei einem gegebenen Tastverhältnis und gegebener Puls-Wiederholrate, begrenzt ist durch die Stabilität der RF-Entladung selbst, wenn die RF-Spitzeneingangsleistung erhöht wird. Wird die RF-Spitzeneingangsleistung erhöht, dann wird ein kritischer Punkt erreicht, bei dem die RF-Entladung aus einer Form mit geringem Strom zusammenbrechen kann in eine Form mit Leistungsbegrenzung und sodann kann ein weiteres Kollabieren der Entladung erfolgen in schädliche Entladungsbögen. Dies beeinträchtigt die Modenqualität und den Wirkungsgrad des Lasers. Es besteht deshalb ein Bedarf an einer Verbesserung der Entladungsstabilität beim gepulsten Betrieb eines Plattenlasers mit sehr hohen Eingangs-Spitzenleistungen, um eine hohe optische Spitzenleistung mit kompakten Plattenlaserquellen zu erzielen.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer Variante der vorliegenden Erfindung weist ein Laser eine Umhüllung auf, die ein Lasergas enthält. Zwei langgestreckte Elektroden sind in der Umhüllung angeordnet, und zwar unter Abstand und einander gegenüberliegend. Ein festes dielektrisches Material in Form von einem oder mehreren Platten, die sich entlang der Länge der Elektroden erstrecken, befindet sich zwischen den Elektroden. Das feste dielektrische Material hat eine Gesamtstärke, die geringer ist als der Abstand zwischen den Elektroden und formt so eine langgestreckte Lücke, die entweder zwischen einer der Elektroden und einer dielektrischen Platte oder zwischen zwei dielektrischen Platten liegt. Die Lücke wird mit dem Lasergas in der Umhüllung ausgefüllt. Ein Paar von Spiegeln ist so gewählt und angeordnet, dass eine resonante Laser-Kavität gebildet wird, die sich durch die Lücke erstreckt. Einrichtungen werden bereitgestellt zum Anregen des Lasergases, so dass Laserstrahlung in der resonanten Kavität zirkuliert. Die Höhe der Lücke ist so gewählt, dass sie einen Wellenleiter für die Laserstrahlung in Richtung der Höhe der Lücke formt. Die Breite der Lücke ist so gewählt, dass die Laserstrahlung in Breitenrichtung der Lücke sich in den freien Raum ausbreiten kann, wobei die Art dieser Ausbreitung bestimmt ist durch die Konfiguration und Anordnung der Spiegel.
Es wird davon ausgegangen, dass der dielektrische Einsatz zwischen den RF-Elektroden eine kapazitive Impedanz in Serie mit dem Aufbau der RF-Entladung hinzufügt. Diese serielle Kapazitätserhöhung bewirkt eine Stabilisierung der Entladung und erlaubt somit den gewünschten Anstieg in der RF-Eingangsspitzenleistung in den Laser ohne den Nachteil von Entladungsinstabilitäten.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die beigefügten Figuren, welche in die Beschreibung eingeschlossen und Teil davon sind, zeigen schematisch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung und sollen zusammen mit der obigen allgemeinen Beschreibung und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispieles dazu dienen, die wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
1 zeigt schematisch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines CO₂-Plattenlasers gemäß der vorliegenden Erfindung mit ersten und zweiten metallischen Plattenelektroden, die unter Abstand einander gegenüberliegend angeordnet sind, und mit einer dielektrischen Platte, die in Kontakt mit der ersten Elektrode steht und den Raum zwischen den Elektroden teilweise ausfüllt, sowie mit zwei Spiegeln, die einen neben der Achse liegenden, instabilen Hybrid-Wellenleiter-Resonator mit negativer Verzweigung formen, welcher sich zwischen den Elektroden erstreckt.
1A ist ein Schnitt in Richtung 1A-1a gemäß 1 zur schematischen Darstellung von Einzelheiten der Elektroden und der dielektrischen Platte des Lasers gemäß 1, einschließlich Einzelheiten der Anordnung zum Zünden einer Entladung zur Förderung der Einleitung einer Gasentladung im Lasergas in einer Lücke zwischen der dielektrischen Platte und der zweiten Elektrode.
1B zeigt schematisch den Laser gemäß 1 mit keramischen Spiegelabschirmungen zwischen den Enden der Elektroden und den Spiegeln.
2 zeigt schematisch ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines CO₂-Plattenlasers gemäß der Erfindung, welches dem Beispiel gemäß 1 ähnlich ist, wobei jedoch das keramische Plättchen durch angehobene Kanten desselben abgestützt ist, die mit der zweiten Elektrode in Kontakt sind.
2A ist ein Schnitt in Richtung 2A-2A gemäß 1 zur schematischen Darstellung von Einzelheiten der Elektroden und der dielektrischen Platte des Lasers gemäß 2 unter Einschluss einer Anordnung zum Zünden einer Entladung.
3 zeigt schematisch ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines CO₂-Plattenlasers gemäß der vorliegenden Erfindung, welches ähnlich dem Beispiel 1 ist, wobei jedoch die keramische Platte einen verstärkten Abschnitt hat, welcher den Raum zwischen den Elektroden vollständig füllt.
4 ist ein Querschnitt in Richtung 4-4 gemäß 5 zur schematischen Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines CO₂-Plattenlasers gemäß der Erfindung, welches dem gemäß 1 ähnlich ist, wobei jedoch eine der Plattenelektroden durch eine abgedichtete Umhüllung bereitgestellt ist, welche die andere Elektrode und die Keramikplatte umgibt.
5 ist eine dreidimensionale Ansicht zur Darstellung von Einzelheiten der Anordnung von Elektroden und Keramikplatte gemäß 4.
6 ist ein Schnitt in Richtung 6-6 gemäß 7 zur schematischen Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels eines CO₂-Plattenlasers gemäß der Erfindung, der dem Beispiel gemäß 5 ähnlich ist, jedoch mit einer keramischen Plattenanordnung ähnlich dem Laser gemäß 1.
7 ist eine dreidimensionale Ansicht zur schematischen Darstellung von Einzelheiten der Elektroden und der Keramikplattenanordnung gemäß 6.
8 ist eine dreidimensionale Ansicht zur Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines CO₂-Plattenlasers gemäß der Erfindung, welches ähnlich dem Laser gemäß 7 ist, jedoch zwei Keramikplatten aufweist, die so angeordnet sind, dass eine Entladungslücke zwischen den Keramikpltten gebildet ist.
9 ist eine schematische dreidimensionale Ansicht zur Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines CO₂-Plattenlasers gemäß der Erfindung, welcher ähnlich dem Laser nach 2 ist, wobei jedoch die Keramikplatte mit einem Bolzen an die erste Elektrode geklemmt ist, der mit der Platte verbunden ist und sich durch die Elektrode erstreckt.
9A ist eine Stirnansicht zur schematischen Darstellung der Verbindung des Bolzens mit der Keramikplatte gemäß 9.
BESCHREIBUNG VON EINZELHEITEN DER ERFINDUNG
In den Figuren sind ähnliche Komponenten durch gleiche Bezugszeichen versehen und die 1 und 1A zeigen schematisch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel 10 eines CO₂-Plattenlasers gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Laser 10 hat obere und untere Plattenelektroden 12 bzw. 14, die unter Abstand einander gegenüberliegend angeordnet sind. Der Abstand zwischen den Elektroden wird durch keramische Abstandshalter 16 festgelegt, die über Schrauben 18 mit den Elektroden verbunden sind. Eine Keramikplatte (Einlage) 20 ist zwischen den Elektroden angeordnet und wird von den keramischen Abstandshaltern gehalten, wobei die Oberfläche 20A der Platten in Kontakt ist mit der Oberfläche 12B der Elektrode 12. Bevorzugt erstreckt sich die keramische Platte über die gesamte Länge der Elektroden. Bevorzugte Keramikmaterialien für die Platte 20 umfassen Aluminiumoxid (Al₂O₃) Beryllerde (Berylliumoxid-BeO) Zirkonerde (Zirkondioxid ZrO2) und Mischungen aus Aluminiumoxid und Zirkonerde.
Der Abstand der Elektroden und die Stärke (T) eines zentralen Abschnittes 22 der Keramikplatte sind so gewählt, dass ein Spalt 26 entsteht mit einer Höhe G zwischen der ebenen Oberfläche 20B des zentralen Abschnittes 22 der Keramikplatte 20 und einer ebenen Oberfläche 14A der Elektrode 14. Die ebenen Oberflächen begrenzen den Spalt und sind zueinander parallel. Der Spalt (der Zwischenraum) 26 hat eine Breite W, die hier durch die Breite der Elektrode 14 gegeben ist. Die Anordnung aus Elektroden 12 und 14 sowie der Keramikplatte 20 ist in einer Umhüllung (nicht gezeigt) enthalten, die mit einer Lasergasmischung gefüllt ist, welche CO₂ enthält. Die Lasergasmischung füllt auch den Zwischenraum 26. Ein RF-Potential wird an die Elektroden 12 und 14 angelegt. Im vorliegenden Fall wird das RF-Potential (welches durch einen RF-Generator eingespeist wird, welche in 1 symbolisch angedeutet ist) an die Elektrode 12 ("heiße" Elektrode) angelegt und die Elektrode 14 (die Erdelektrode) ist auf Erdpotential gelegt. Die Elektroden 12 und 14 sind über Induktivitä ten 32 induktiv gekoppelt. Das Anlegen des RF-Potentials an die Elektroden unterhält eine elektrische Entladung im Lasergas in dem Spalt 16 und dadurch wird das Lasergas angeregt (energetisch). Die Elektroden 12 und 14 haben Kanäle 34, die eine Kühlflüssigkeitsströmung durch die Elektroden ermöglichen, um durch die Entladung erzeugte Wärme abzuführen.
Angeregte CO₂-Moleküle in der Entladung in dem Spalt 26 bilden ein Verstärkungsmedium für den Laser 10. Der Laser 10 hat einen Hybrid-Resonator mit einem Wellenleiter-Resonator und einem instabilen Resonator 36. Der instabile Resonator 36 wird durch einen konkaven Spiegel 38, der durch einen Spiegelhalter 40 gehalten wird, und einen konkaven Spiegel 42 (in 1 gestrichelt dargestellt) gebildet, wobei letzterer durch einen Spiegelhalter 44 gehalten ist. Sowohl der Spiegel 38 als auch der Spiegel 42 haben bevorzugt eine Reflektivität (Reflexionsvermögen) von etwa 99,5% oder mehr bei der Laserwellenlänge. Die Breite W des Spaltes 26 ist so gewählt, dass die Laserstrahlung sich im freien Raum in einer Richtung parallel zu den Elektroden ausbreitet, d.h. in Richtung der Breite des Spaltes (Lücke). Die Modenausbreitung wird unter anderem bestimmt durch den Abstand und die Krümmung der Spiegel.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Spiegel des instabilen Resonators 36 so angeordnet und ausgewählt, dass Laserstrahlung durch den Spalt 26 zwischen der Keramikplatte 20 und der Elektrode 14 zig-zack-artig zirkuliert, wie durch gestrichelte Linien 46 angedeutet ist. Die Laserstrahlung verlässt den Resonator an der Kante 42a des Spiegels 42 und sodann durch eine Blende 48 im Spiegelhalter 44. Der Wellenleiterabschnitt des Laserresonators wird durch die Elektroden 12 und 14 und die Spiegel 38 und 42 definiert und steht senkrecht zum oben beschriebenen instabilen Resonatorabschnitt. Die Höhe G des Spaltes 26 ist so gewählt, dass die Oberfläche 14A der Elektrode 14 und die Oberfläche 20B des Keramikplättchens 20 im Ergebnis einen Wellenleiter für die Laserstrahlung in Richtung senkrecht zur Ebene der Elektroden 12 und 14 bildet, d.h. in Richtung der Höhe des Spaltes. Der Wellenleiterabschnitt des Resonators wird durch die Spiegel 38 und 42 vervollständigt. Die Ausbreitungsmoden der Laserstrahlung werden somit durch den Wellenleitereffekt auf alleine diese Richtung eingeschränkte.
Vorzugsweise werden die Spiegel 38 und 42 unter einem Abstand von den Enden der Elektroden 12 und 14 angeordnet, der ausreicht, um zu verhindern, dass die Spiegel durch den Entladung im Spalt 26 beschädigt werden.
Vorzugsweise ist dieser Abstand 20 mm oder mehr. Ein solcher Abstand kann jedoch zu optischen Verlusten an Laserstrahlung führen, welche über die Spiegel zurück in den Spalt 26 gelenkt wird. Eine Einrichtung zum Minimieren derartiger optischer Verluste ist in 1B gezeigt. Dementsprechend hat in einem Laser 10 ein keramischer Einsatz 20 einen Abschnitt 20E der sich in Längsrichtung über das Ende der heißen Elektrode 12 hinaus erstreckt, und zwar an beiden Enden. Die Erdelektrode 14 erstreckt sich an beiden Enden unter die keramischen Verlängerungsstücke 20E. Die Verlängerungen der Elektrode 14 haben vom Abschnitt 21 des Keramikeinsatzes 20E einen Abstand entsprechend der Höhe G des Spaltes. Die Verlängerungen 20E und die darunter liegende Elektrode 14 bewirken einen Wellenleitereffekt (eine Achse), ähnlich dem der Elektroden 12 und 14. Die Verlängerungen können bis zu etwa 5 mm in Bezug auf die Position der Spiegel ausmachen.
Bevorzugte Werte für G, W und T hängen unter anderem vom Druck des Lasergases, der gewünschten Laserausgangsleistung und der RF-Frequenz ab. Beispielsweise ist für einen Gasdruck zwischen etwa 80,0 und 200,0 Torr, eine RF-Frequenz von etwa 100,0 Megaherz (MHz) und für eine mittlere Ausgangsleistung zwischen 100,0 Watt (W) und 500,0 W, G vorzugsweise zwischen 1,0 und 2,0 Millimeter, und W ist zwischen etwa 20,0 Millimeter mm und 80,0 mm für Elektrodenlängen zwischen etwa 40,0 Zentimeter cm und 85,0 cm. Die Stärke T der Keramikplatte ist vorzugsweise so dünn wie praktisch möglich, um die kapazitive Impedanzkomponente zu maximieren und damit die Entladungsstabilität zu fördern. Die Stärke soll jedoch zumindest ausreichen, der Platte mechanische Stabilität zu verleihen. Vorzugsweise beträgt die Stärke zumindest 0,5 mm.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Einfügung der Keramikplatte 26 zwischen die Elektroden 12 und 14 hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, eine Einrichtung bereitzustellen zum Erleichtern der Zündung der Gasentladung im Spalt 26. Wie 1A insbesondere zeigt, besteht eine derartige bevorzugte Einrichtung aus einer oder mehreren Zündelektroden 50, die sich in die Keramikplatte 20 durch darin vorgesehene Öffnungen 52 erstrecken. Die Anordnung der Zündelektroden 50 entlang der Elektrode 12 ist in 1 gestrichelt dargestellt. Die Zündelektroden bestehen aus Metall und passen bevorzugt genau in die Öffnungen 52 und stehen in elektrischem Kontakt mit dem Grund der Öffnungen über jeweils einen Kontakt 54, beispielsweise eine Feder oder eine verformbare Metallscheibe. Die Zündelektroden steigern lokal die elektrische Feldstärke im Spalt 26 und fördern damit die Zündung der Entladung (siehe U.S. Patentanmeldung 10/624,411, angemeldet am 21. Juli 2003, deren Offenbarung diesbezüglich hier eingeschlossen ist).
Es werden hier nur diejenigen Einzelheiten des Lasers 10 beschrieben, die erforderlich sind zum Verständnis der Merkmale der vorliegenden Erfindung. Allgemeine Eigenschaften von CO₂-Plattenlasern und ihrem Aufbau, wie zum Beispiel der Einhüllenden für das Lasergas, die RF-Leistungsversorgung und deren Anschlüsse sind den Fachkreisen hinlänglich bekannt und werden hier nicht mehr in allen Einzelheiten besprochen. Eingehende Beschreibungen von Ausführungsbeispielen von Plattenlasern finden sich zum Beispiel im U.S. Patent 5,123,028, deren Offenbarungsgehalt hier vollständig als bekannt vorausgesetzt ist (siehe insoweit auch U.S. Patente 6,192,061 und 6,697,408).
Ein Aspekt der Anordnung der Keramikplatte 20 zwischen den Elektroden 12 und 14 liegt in der Vergrößerung der kapazitiven Komponente der Impedanz, die sich durch das Anlegen des RF-Potentials im Allgemeinen ergibt und insbesondere in der Begrenzung der Differenz dieser Impedanz zwischen dem gezündeten und dem nicht-gezündeten Zustand der Entladung im Spalt 26. Bei CO₂-Plattenlasern gemäß dem Stand der Technik befindet sich nur Lasergas zwischen den Plattenelektroden. Im nicht-gezündeten Zustand ist dieses Gas im Ergebnis ein Dielektrikum und die Elektroden mit der gasgefüllten Lücke verhalten sich wie ein Kondensator. Im gezündeten Zustand ist das Gas elektrisch leitfähig und der kapazitive Effekt der Elektroden und des Spaltes dazwischen ist minimiert. Einfügen der Platte 20 in den Spalt zwischen den Elektroden gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung bewirkt eine starke kapazitive Komponente hinsichtlich der Elektrodenimpedanz auch wenn die Entladung im Spalt 26 gezündet ist und es wird auch die Resonanzfrequenzdifferenz zwischen den gezündeten und nicht-gezündeten Zuständen minimiert. Die vergrößerte Kapazität aufgrund der Keramikplatte vergrößert die RC-Zeitkonstante der Struktur aus Elektroden und Platte. Dies verhindert die Bildung von Bögen in der Entladung und ermöglicht damit eine vergrößerte RF-Belastung sowie einen höheren Gasdruck des Lasergases, wobei beides eine vergrößerte Laser-Ausgangsleistung ohne Vergrößerung der Abmessungen des Lasers bedeutet.
2 und 2A zeigen schematisch ein anderes Ausführungsbeispiels 60 eines CO₂-Plattenlasers gemäß der Erfindung. Der Laser 60 hat erste und zweite, langgestreckte Plattenelektroden 12 und 14, die durch keramische Abstandhalter 16 auf Abstand gehalten werden, so wie beim Laser 10. Die Elektroden 12 und 14 im Laser 60 haben die selbe Breite. Da die Elektroden und Abstandshalter in beiden Lasern die selbe Funktion haben, haben sie die gleichen Bezugszeichen, obwohl die Elektrode 14 im Laser 60 breiter ist als im Laser 10 und auch die Abstandshalter im Laser 10 andere Form haben. Zwischen den Elektroden 12 und 14 ist eine Keramikplatte 21 angeordnet. Die Oberfläche 21a der Keramikplatte 21 steht in Kontakt mit der Oberfläche 12B der Elektrode 12. Die Platte 21 hat vorstehende Kantenabschnitte 23, die auf der Oberfläche 14A der Elektrode 14 abgestützt sind, derart, dass ein dünnerer Mittelabschnitt 25 dazwischen verbleibt. Dies bewirkt, dass eine Oberfläche 21B der Platte 21 von der Oberfläche 14A der Elektrode 14 Abstand hat und somit Raum gibt für einen Entladungsspalt 26. Der zentrale Abschnitt 25 hat bevorzugt eine Stärke von zumindest 0,5 mm. Eine RF-Entladung wird so wie oben unter Bezugnahme auf 1 beim Laser 10 beschrieben ist, im Spalt 26 erzeugt. Der Spalt 26 hat eine Breite B, die hier kleiner ist als die Breite der Elektroden und durch die Breite des zentralen Abschnittes 25 der Keramikplatte 21 bestimmt ist. Durch einen konkaven Spiegel 38 und einen konkaven Spiegel 42 wird ein instabiler Resonator 36 geformt, wie es oben mit Bezugnahme auf den Laser 10 gemäß 1 beschrieben ist.
Die Platte 21 und deren vorstehende Kanten 23 erstrecken sich bevorzugt über die gesamte Länge der Plattenelektroden. Die Platte 21 erstreckt sich seitwärts über ein Stück D über die Längskanten der Elektroden 12 und 14. Bevorzugt ist D etwa 2,0 mm oder größer und besonders bevorzugt etwa 6,0 mm oder größer. Diese Quererstreckung der Platte vergrößert den Oberflächenwiderstand der Keramik zwischen den Elektroden über denjenigen, der sich ergeben würde ohne solche Überstände. Dieser erhöhte Oberflächenwiderstand verringert die Möglichkeit von Oberflächenentladungen zwischen den Elektrodenkanten zu Lasten einer Entladung im Spalt 26.
Öffnungen 62 sind in Intervallen entlang der Keramikplatte 21 ausgebildet und erstrecken sich in Querrichtung zwischen vorstehenden Kanten 23 der Platte. Dies fördert die Strömung von Lasergas in den Spalt 26 und verringert akustische Resonanzen in dem Spalt bei gepulster RF-Anregung.
Die Oberflächen 21S der Platte 21 bilden Seitenwände, die sich entlang des Entladungsspaltes erstrecken. Diese Oberflächen sind bevorzugt aufgeraut, um jede mögliche Einflussnahme, welche die Funktion der Resonatorspiegel 38 und 42 bei der Bestimmung des Modenverhaltens des Lasers in der Ebene parallel zur Ebene der Elektroden beeinträchtigen könnte, zu minimieren. Die Oberflächen 21S sind bevorzugt geneigt oder angeschrägt, wie in 2 gezeigt ist, jedoch ist dies nicht unbedingt erforderlich.
Die Funktion der Keramikplatte 21 ist ähnlich derjenigen der Keramikplatte 20 des Lasers 10. Die vorstehenden Kanten der Keramikplatte 21 in Kombination mit der zusätzlichen Elektrodenbreite vergrößern aber die kapazitive Komponente der Elektrodenimpedanz und reduzieren somit die Impedanzdifferenz zwischen den gezündeten und nicht-gezündeten Zuständen. Dies geht jedoch mit der Anforderung einher, Öffnungen im Keramikplättchen bereitzustellen, um die Gasströmung in den Entladungsspalt 26 zu fördern.
3 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel 70 eines CO₂-Lasers gemäß der Erfindung. Der Laser 70 hat erste und zweite langgestreckt Plattenelektroden 12 und 14, die, so wie beim Laser 60, durch keramische Abstandshalter 16 auf Abstand gehalten werden. Auch hier haben die Elektroden und Abstandshalter die gleiche Funktion in beiden Lasern und die Elektroden und Abstandshalter sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, auch wenn die Elektroden 12 und 14 beim Laser 70 breiter sind als beim Laser 20 und die Abstandshalter in der Form verschieden sind. Zwischen den Elektroden 12 und 14 ist eine Keramikplatte 27 angeordnet. Die Oberfläche 27A der Keramikplatte 27 steht in Kontakt mit der Oberfläche 12B der Elektrode 12. Die Platte 27 hat einen verstärkten Abschnitt 29 und einen dünneren Abschnitt 31, die sich über die gesamte Länge der Platte erstrecken. Die Stärke des dünneren Abschnittes beträgt vorzugsweise mehr als 0,5 mm. Der dickere Abschnitt 29 der Keramikplatte erstreckt sich über die Kanten der Elektroden hinaus und bevorzugt auch über die Enden der Elektroden, und zwar aus Gründen, wie sie oben mit Bezug auf den Laser 60 gemäß 2 erläutert sind.
Der verstärkte Abschnitt 29 der Keramikplatte steht in Kontakt mit beiden Elektroden, wobei die obere Oberfläche 27A der Platte in Kontakt steht mit der Oberfläche 12B der Elektrode 12. Dies gilt auch für die Oberfläche 27B der Platte 27 auf dem dünneren Abschnitt 31, der Abstand hat zur Oberfläche 14A der Elektrode 14 und so Raum gibt für den Entladungsspalt 26 mit einer Höhe, die etwa der Differenz der Stärken der Abschnitte 29 und 31 der Keramikplatte 27 entspricht. Eine RF-Entladung wird im Spalt 26 erzeugt, wie oben unter Bezugnahme auf den Laser 10 gemäß 1 beschrieben ist. Wie beim Laser 60 ist die Bereite des Spaltes 26 geringer als die Breite der Elektroden. Durch einen konkaven Spiegel 38 und einen konkaven Spiegel 42, wie oben anhand 1 unter Bezugnahme auf den Laser 10 beschrieben ist, wird ein instabiler Resonator 36 geformt.
Auf einer Seite der Plattenelektrode und der Keramikplatte entsprechend dem verdünnten Abschnitt 31 der Keramikplatte, ist der Entladungsspalt 26 über die Länge der Anordnung offen, abzüglich des Abschnittes der Länge, der durch den keramischen Abstandshalter 16 belegt ist. Dies fördert den Eintritt von Lasergas in den Spalt 26 und verringert die Gefahr der oben erwähnten akustischen Resonanzen. Eine gekrümmte Oberfläche 27S ist im Übergangsbereich zwischen den dünneren und dickeren Abschnitten der Keramikplatte 27 ausgeformt und dies bedeutet die Ausbildung einer einzigen Seitenwand entlang dem Entladungsspalt.
Die Funktion der Keramikplatte 27 ähnelt der der Keramikplatte 21 des Lasers 60 insoweit als der stärkere Abschnitt 29 der Keramikplatte 27 in Kombination mit der zusätzlichen Elektrodenbreite einen Anstieg der kapazitiven Komponente der Elektrodenimpedanz bewirken und die Impedanzdifferenz zwischen den gezündeten und nicht-gezündeten Zuständen reduziert. Mit einem Spalt 26, der über den größten Teil der Länge der Elektrodenanordnung offen ist, besteht ein verbesserter Gaszutritt in den Entladungsspalt im Vergleich zur Anordnung 21 der Keramikplatte des Lasers 60 und es ergibt sich auch eine optische Modendiskrimination höherer Ordnung im Vergleich zur Platte 21.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Plattenlasers ist die Anordnung der Plattenelektroden, keramischen Abstandshalter und des keramischen Einsatzes zwischen den Elektroden hinsichtlich ihrer Struktur unabhängig von der Umhüllung, welche diese Anordnung und die Lasergasmischung enthält. Es ist aber auch möglich, die Anordnung aus Elektroden und Keramikteilen in die Einhüllende zu integrieren. Ein solches Ausführungsbeispiel einer integrierten Struktur wird nunmehr mit Bezug auf die 4 und 5 beschrieben.
4 ist ein Querschnitt zur schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels 80 eines CO₂-Plattenlasers gemäß der Erfindung, der in eine Metallumhüllung 82 integriert ist. 5 ist eine drei-dimensionale schematische Darstellung des Lasers 80, wobei die Umhüllung 82 teilweise weggeschnitten ist. Die Umhüllung 82 wird bevorzugt aus extrudierten Aluminiumkomponenten geformt und ist elektrisch mit dem Erdpotential verbunden (Erdpotential = Massepotential). Das Innere 84 der Umhüllung 82 ist über einen Einlass 86 mit Lasergas gefüllt, wobei ein Zutritt 88 des Einlasses abgedichtet werden kann, um die Umhüllung 82 insgesamt abzudichten, sobald der Füllvorgang mit dem Lasergas abgeschlossen ist. Kühlungskanäle 34 sind in der Basis, den Seitenwänden und in der Abdeckung der Umhüllung 82 ausgeformt. Ein kühlendes Fluid wird durch die Kanäle geführt, und zwar über einen Einlass 90 und über einen Auslass 92.
Ein vorspringender Basisabschnitt 94 der Umhüllung 82 formt eine Basiselektrode (Masseelektrode) für den Plattenlaser 80. Die Elektrode 94 hat eine Breite E. Eine getrennte obere oder "heiße" Elektrode 96 hat Abstand von der Basiselektrode 94 mittels einer Keramikplatte 98 mit vorstehenden Kantenabschnitten 100. Diese Kantenabschnitte 100 der Platte 98 haben eine Breite B und überragen die Elektrode 94 um das Stück D. Die Breite B bestimmt sich, unter anderem, durch die gewünschte Kapazität bei gegebenen W-, G- und T-Abmessungen, Gasdruck und Anregungsfrequenzen. Die Überlappung D dient der Vergrößerung des Oberflächenwiderstandes zwischen den Elektroden, wie oben anhand 2 mit Blick auf den Laser 60 beschrieben ist.
Ein dünnerer mittlerer Abschnitt 102 der Keramikplatte 98 hat eine Breite W und eine Stärke T. Ein Entladungsspalt 26 ist zwischen der oberen Oberfläche 94A der Basiselektrode 94 und der unteren Oberfläche 102B des zentralen Abschnittes 102 der Keramikplatte 98 ausgeformt. Eine Gasentladung wird mit einem RF-Potential im Spalt 26 aufrechterhalten, welches über den Spalt gelegt ist. Zünder 50 dienen der Förderung der Zündung der Entladung. RF-Leistung wird über einen Verbinder 108 an die Elektrode 96 angelegt. Die Verbindungsleitung 108 gelangt über eine isolierte Durchführung 110 in die Umhüllung 82. Ein induktiver Weg zum Massepotential wird über einen Serpentineninduktor 112 bereitgestellt, der mit Hilfe von isolierenden Keramikblöcken 114 Abstand von der Elektrode 96 hat. Der Induktor 112 ist über Kompressionsfedern 116 mit geringer Induktanz mit der geerdeten Umhüllung 82 verbunden. Es sind bei diesem Ausführungsbeispiel Kühlungskanäle 34 im Lasergehäuse gezeigt, wobei die beschriebene Elektrode 96 hier wie auch bei weiter unten beschriebenen anderen Ausführungsbeispielen ohne solche Kanäle gezeigt ist, es könnten jedoch auch derartige Kühlungskanäle dort ohne Abweichung von den Grundsätzen dieser Erfindung vorgesehen sein.
Wie sich insbesondere aus 5 ergibt, sind die Resonatoranordnungen für den Laser 80 ähnlich den oben beschriebenen anderen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Lasers. Ein instabiler Resonator 36 wird durch einen von einem Spiegelhalter 40 gehaltenen konkaven Spiegel 38 und einen von einem Spiegelhalter 44 gehaltenen konkaven Spiegel 42 (durch gestrichelte Linien dargestellt) gebildet. Der instabile Resonator ist so angeordnet, dass Laserstrahlung durch den Spalt 26 zwischen der Keramikplatte 20 und der Elektrode zirkuliert und entlang der Kante des Spiegels 42 austritt. Vorzugsweise sind die vertikalen Oberflächen 100S der verstärkten Abschnitte 100 der Keramikplatte 98 aufgeraut, um mögliche Leitungen zu minimieren, welche die Funktion der Resonatorspiegel 38 und 42 bei Bestimmung des Laser-Modenverhaltens in der Ebene parallel zur Ebene der Elektroden zu beeinträchtigen. Öffnungen 104 sind entlang der Länge der Kantenabschnitte 100 der Keramik platte 98 vorgesehen und sie erstrecken sich quer durch die Kantenabschnitte, um die Strömung von Lasergas in den Entladungsspalt 26 zu fördern und um die oben beschriebenen akustischen Resonanzen zu minimieren.
6 ist ein Querschnitt zur schematischen Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels 90 eines CO₂-Plattenlasers gemäß der Erfindung, der in ein Metallgehäuse 82 integriert ist. 7 ist eine drei-dimensionale schematische Darstellung des Lasers 90, wobei die Umhüllung 82 teilweise weggeschnitten ist. Auch hier bildet ein angehobener Basisabschnitt 94 der Umhüllung 82 eine Masse-Elektrode für den Plattenlaser 90. Eine Keramikplatte 120 ist auf der Elektrode 94 abgestützt und erstreckt sich über die Länge der Elektrode. Die heiße Elektrode 96 wird über keramische Abstandshalter 124 zwischen den Elektroden auf Abstand von der Masse-Elektrode 94 gehalten.
Die Abstandshalter 124 befinden sich nur an den Enden der Elektroden. Zwischen der oberen Oberfläche 120A der Keramikplatte 120 und der unteren Oberfläche 96B der Elektrode 96 ist der Entladungsspalt 26 ausgeformt. Hier hat der Entladungsspalt 26 eine Breite W entsprechend der Breite desjenigen Abschnitts der Oberfläche 96B der Elektrode 96, der nicht durch Keramik-Abstandshalter 124 abgedeckt ist. Ein über den Spalt gelegtes RF-Potential unterhält eine Entladung im Spalt 26. Zünder 50 sind vorgesehen, um die Zündung der Entladung zu fördern. Die RF-Leistung wird wie oben mit Bezugnahme auf den Laser 80 gemäß 4 beschrieben, an die Elektrode 96 angelegt.
Abstandshalter 124 sind nur an den Ecken der Elektrode 96 angeordnet (siehe 7). Dies lässt die Anordnung aus Elektroden und Keramikplatte über den Großteil der Länge auf beiden Seiten offen und fordert so die Gasströmung in den Entladungsspalt 26. Vorzugsweise belegen die Abstandshalter 124 weniger als ein Achtel der Länge der Elektrode 96. Der Laser 90 hat einen instabilen Resonator, der so wie oben mit Bezug auf den Laser 80 nach 5 erläutert ist, angeordnet ist.
Bei allen oben beschriebenen erfindungsgemäßen CO₂-Plattenlasern befindet sich eine Keramikplatte nur auf einer Seite des Entladungsspaltes 26. Dies ist jedoch nicht so zu verstehen, dass die Erfindung nur auf solche oder ähnliche Anordnungen beschränkt ist.
Zusätzliche Kapazität kann dadurch erreicht werden, dass eine Keramikplatte jeweils in Kontakt steht mit jeder der Elektroden, so dass der Entladungsspalt 26 zwischen den Keramikplatten ausgeformt ist. Ein solches Ausführungsbeispiel wird nun mit Bezug auf 8 beschrieben.
8 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel 130 eines CO₂-Plattenlasers gemäß der Erfindung. Der Laser 130 ist ähnlich dem Laser 90 gemäß 7 mit der Ausnahme, dass zusätzlich zur Keramikplatte 120, die in Kontakt mit der Elektrode 94 steht, eine ähnliche Keramikplatte 121 in Kontakt mit der heißen Elektrode 96 steht. Bei diesem Laser wird der Entladungsspalt 96 zwischen der unteren Oberfläche 121B der Keramikplatte 121 und der oberen Oberfläche 120A der Keramikplatte 120 geformt.
Ein Nachteil zweier dielektrischer Platten und des Entladungsspaltes zwischen diesen Platten liegt darin, dass der Laserausgang nicht in der Ebene polarisiert ist wie bei den Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Lasers, bei denen der Entladungsspalt zwischen einer dielektrischen Platte und einer Metallelektrode gebildet ist. Wird polarisierte Ausgangsstrahlung gewünscht, muss nun ein separater Polarisator (in 8 nicht gezeigt) im Resonator 36 eingeschlossen sein.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel 140 eines Plattenlasers gemäß der Erfindung ist schematisch in 9 gezeigt. Der Laser 140 ist ähnlich dem Laser 60 gemäß 2 mit der Ausnahme, dass die Keramikplatte 21 des Lasers 60 ersetzt ist durch eine Platte 142, die in Kontakt mit der heißen Elektrode 12 gehalten ist. Die Platte 142 ist breiter als die Elektrode 12, so dass ein Kantenabschnitt 142E der Platte sich quer über die Elektrode hinaus erstreckt, wofür die Gründe oben bereits erläutert sind. Einzelheiten der Abstützanordnung sind in 9A gezeigt. Ein Bolzen 144 mit einem Kopf 146 und einem Stab 148 ist mit seinem Kopf 146 über eine Verlötung 152 mit einem Metallsockel 150 verbunden, der auf der Platte 142 liegt. Eine Mehrzahl derartiger verlöteter Bolzen, im vorliegenden Falle sind es vier, ist entlang der Länge der Platte 142 verteilt. Die Bolzen erstrecken sich durch Löcher (nicht gezeigt) in der Elektrode 12. Schrauben und gefederte Scheibchen 156 sind mit den Bolzen verbunden, um die Keramikplatte in Kontakt mit den Elektroden zu halten (siehe 9). Die Feder-Scheibchen gleichen relative Unterschiede in der Expansion zwischen der Platte und der Elektrode in Richtung senkrecht zur Ebene der Elektroden aus. Die Löcher durch die Elektroden haben einen Durchmesser, der hinreichend groß ist, um Expansionsunterschiede zwischen der Platte und den Elektroden in Richtungen parallel zur Ebene der Elektroden aufzunehmen. Ein Vorteil dieser Elektrodenanordnung liegt darin, dass die Platte eine einfache Form hat, die keine aufwendigen Bearbeitungsschritte bei der Herstellung erfordert. Dies ermöglicht auch, die Platte mit minimaler Stärke herzustellen, die etwas geringer ist als diejenige der aufwendiger geformten Platten gemäß den anderen obigen Ausführungsbeispielen des Lasers. Diese Stärke ist aber auch vorzugsweise größer als 0,5 mm, wie es auch der Fall ist für die minimale Plattenstärke der obigen Ausführungsbeispiele.
Die Laser 60, 70, 80, 90, 130 und 140 sind ohne keramische Wellenleiter-Verlängerungen zwischen den Elektroden und Spiegeln dargestellt, wie es oben mit Bezug auf den Laser 10 gemäß 1B erläutert ist. Solche Verlängerungsstücke können aber – und sind es auch bevorzugt – in die Anordnung aufgenommen werden, ähnlich wie es oben mit Bezug auf die Verlängerungsstücke 20E und 19 des Lasers 10 gemäß 1A erläutert ist. Der Fachmann erkennt ohne weitere Angaben, wie diese Verlängerungen bei den einzelnen Ausführungsbeispielen anzubringen sind.
Experimente mit dielektrisch gekoppelten Platten-Lasern gemäß der Ausführung des Lasers 70 nach 3 zeigen eine bemerkenswerte Verbesserung in der Leistung im Vergleich zu vergleichbaren Plattenlasern ohne eine dielektrische Einlage. Der Versuchslaser war in der Lage, mit einer gepulsten RF-Spitzenleistung von 13 KW bei 145 Torr Gasdruck zu arbeiten. Die Ausgangsleistung wurde begrenzt durch Erreichen der Grenze der Leistungsabgabe der RF-Versorgungseinheit, welche die Laserleistung bestimmte, anstelle des Auftretens von Entladungsbögen. Ein vergleichbarer CO₂-Plattenlaser ohne dielektrische Einlage konnte nur bei einer gepulsten Spitzenleistung von 8,7 KW und bei 140 Torr Gasdruck arbeiten, bis Entladungsbögen auftraten. Die Ausgangsleistung des Versuchslasers bedeutet einen Leistungsanstieg von zumindest 40% im Vergleich zu herkömmlichen Lasern gleicher Abmessungen.
Zwar wurde die Erfindung oben mit Bezugnahme auf ein bevorzugtes und weitere Ausführungsbeispiele erläutert, jedoch ist sie nicht auf diese beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr wird sie durch die beigefügten Ansprüche bestimmt.
Zusammenfassung
Dielektrisch gekoppelter CO2-Plattenlaser
Ein Plattenlaser hat zwei langgestreckte Elektroden, die unter Abstand einander gegenüberliegend angeordnet sind. Eine oder zwei Platten aus festem dielektrischen Material erstrecken sich über die Länge der Elektroden und zwischen diesen. Ein Entladungsspalt wird entweder zwischen einer der Elektroden und einer dielektrischen Platte oder zwischen zwei dielektrischen Platten gebildet. Dieser Entladungsspalt wird mit Lasergas gefüllt. Ein Paar von Spiegeln ist so gestaltet und angeordnet, dass ein sich durch den Spalt erstreckender Laserresonator gebildet wird. Ein RF-Potential wird über die Elektroden gelegt zur Erzeugung einer Gasentladung in dem Spalt, so dass Laserstrahlung in dem Resonator zirkuliert. Der Einsatz von dielektrischem Material zwischen den Elektroden erhöht die Widerstands/Kapazitäts-Zeitkonstante (RC) der Entladungsstruktur, im Vergleich mit der RC-Zeitkonstanten bei Abwesenheit von dielektrischem Material. Hierdurch wird die Bildung von Entladungsbögen in der Entladung verhindert, wodurch der Laser bei höheren Anregungsleistungen, höherem Lasergasdruck, und mit höherer Ausgangsleistung betrieben werden kann, im Vergleich zu einer Anordnung ohne dielektrisches Material.

Claims

Laser, folgendes aufweisend: eine ein Lasergas enthaltende Umhüllung; erste und zweite langgestreckte Elektroden in der Umhüllung, wobei die genannten Elektroden ebene, unter Abstand angeordnete und aneinander gegenüberliegende Oberflächenabschnitte aufweisen; ein festes dielektrisches Material zwischen den Elektroden in Form von einer oder mehreren Platten, die sich entlang der Länger der Elektroden erstrecken, wobei das genannte feste dielektrische Material eine Gesamtstärke aufweist, die kleiner ist als der Abstand zwischen den Elektroden, wodurch ein langgestreckter Spalt verbleibt, der als Spalt zwischen der Elektrode und einer dielektrischen Platte oder als Spalt zwischen zwei dielektrischen Platten vorliegt und wobei der Spalt mit genanntem Lasergas gefüllt ist; ein Paar von Spiegeln, die so geformt und angeordnet sind, dass sie eine resonante Laserkavität definieren, die sich durch den langgestreckten Spalt erstreckt, welcher eine Höhe und eine Breite aufweist; eine Einrichtung zum Anregen des Lasergases in dem Spalt, wodurch Laserstrahlung in der genannten resonanten Kavität zirkuliert; und wobei die Höhe des Spaltes so ausgewählt ist, dass der Spalt einen Wellenleiter für die genannte Laserstrahlung in Höhenrichtung bildet und wobei die Breite des Spaltes so ausgewählt ist, dass die Laserstrahlung sich in den Freiraum in Breitenrichtung des Spaltes entsprechend der Konfiguration und Anordnung der Spiegel ausbreiten kann.
Laser gemäß Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Anregen des Lasergases einen RF-Generator (HF-Generator) aufweist, dessen Ausgang an eine der genannten Elektroden angelegt wird.
Laser nach Anspruch 1, wobei der Laserresonator ein instabiler Resonator in Richtung der Breite des Spaltes ist.
Laser nach Anspruch 1, wobei jede Oberfläche der genannten dielektrischen Platten und der genannten Elektroden, welche den Spalt begrenzen, eben und parallel zueinander sind.
Laser nach Anspruch 1, wobei nur eine dielektrische Platte zwischen den Elektroden angeordnet ist und eine Oberfläche dieser dielektrischen Platte in Kontakt mit einer Oberfläche der genannten ersten Elektrode ist, wodurch der genannte Spalt zwischen der einen dielektrischen Platte und der zweiten Elektrode ausgeformt ist.
Laser nach Anspruch 1, wobei erste und zweite dielektrische Platten zwischen den Elektroden angeordnet sind und eine Oberfläche der ersten dielektrischen Platte in Kontakt steht mit einer Oberfläche der ersten Elektrode, während eine Oberfläche der zweiten dielektrischen Platte in Kontakt steht mit einer Oberfläche der zweiten Elektrode, wodurch der genannte Spalt zwischen den ersten und zweiten dielektrischen Platten ausgeformt ist.
Laser nach Anspruch 1, wobei die genannte eine Platte aus dielektrischem Material eine Stärke hat, die größer ist als etwa 0,5 mm.
Laser nach Anspruch 1, wobei die Höhe des Spaltes zwischen etwa 1 und 2 mm liegt.
Laser nach Anspruch 1, wobei die Breite des Spaltes zwischen etwa 20 und 80 mm beträgt.
Laser nach Anspruch 1, wobei die genannte Umhüllung ein Metallgehäuse ist und die genannte zweite Elektrode ein integraler Bestandteil der Umhüllung.
Laser nach Anspruch 10, wobei die genannte Umhüllung mit dem Erdpotential verbunden ist.
Laser nach Anspruch 1, wobei die genannte Platte aus dielektrischem Material eine Breite hat, die größer ist, als die Breite der genannten langgestreckten Elektrode und so angeordnet ist, dass sie in Querrichtung sich über gegenüberliegende Längskanten der Elektroden hinaus erstreckt.
Laser nach Anspruch 12, wobei die genannte Platte sich etwa 2,0 mm über die Elektrodenkanten hinaus erstreckt.
Laser nach Anspruch 1, wobei die genannte Platte aus dielektrischem Material in Kontakt gehalten wird mit der ersten Elektrode durch eine Mehrzahl von Bolzen, die mit der Platte verbunden sind und sich durch die erste Elektrode erstrecken.
Laser, folgendes aufweisend: eine ein Lasergas enthaltende Umhüllung; erste und zweite langgestreckte Elektroden in der Umhüllung, die ebene Oberflächenabschnitte aufweisen, welche unter Abstand und einander gegenüberliegend angeordnet sind; eine Platte aus einem festen dielektrischem Material zwischen den Elektroden und sich in Längsrichtung entlang der Länge der Elektroden erstreckend, wobei die Platte eine Stärke hat, die kleiner ist als der Abstand zwischen den Elektroden und benachbart der ersten Elektrode angeordnet ist, wodurch ein Spalt zwischen der Platte und der zweiten Elektrode verbleibt, der mit dem Lasergas gefüllt ist; ein Paar von Spiegeln, die so konfiguriert und angeordnet sind, dass eine resonante Laserkavität abgegrenzt wird, die sich durch den langgestreckten Spalt erstreckt, wobei der Spalt eine Höhe und eine Breite aufweist; eine Einrichtung zum Anregen des Lasergases in dem Spalt, sodass Laserstrahlung in der resonanten Kavität zirkuliert; und wobei die Höhe des Spaltes so ausgewählt ist, dass der Spalt einen Wellenleiter für Laserstrahlung in Höhenrichtung formt und wobei die Breite des Spaltes so ausgewählt ist, dass die Laserstrahlung sich in einen Freiraum in Breitenrichtung des Spaltes entsprechend der Konfiguration und Anordnung der Spiegel ausbreiten kann.
Laser nach Anspruch 15, wobei die Einrichtung zum Anregen des Lasergases einen RF(HF)-Generator aufweist, dessen Ausgang an eine der Elektroden angelegt wird.
Laser nach Anspruch 15, wobei der Laserresonator ein instabiler Resonator in Richtung der Breite des Spaltes ist.
Laser nach Anspruch 15, wobei die Oberflächen der genannten dielektrischen Platten und der genannten Elektroden, welche den Spalt abgrenzen, eben und parallel zueinander sind.
Laser nach Anspruch 15, wobei die genannte Platte aus dielektrischem Material eine Stärke größer als etwa 0,5 mm hat.
Laser nach Anspruch 15, wobei die Höhe des Spaltes zwischen etwa 1 und 2 mm beträgt.
Laser nach Anspruch 15, wobei die Breite des Spaltes zwischen etwa 20 und 80 mm liegt.
Laser nach Anspruch 15, wobei die genannte Umhüllung ein Metallgehäuse ist und die zweite Elektrode integraler Bestandteil des Gehäuses.
Laser nach Anspruch 15, wobei die genannte Platte aus dielektrischem Material zwei vorstehende Kantenabschnitte aufweist, die sich entlang ihrer Länge erstrecken, mit jeweils einem auf jeder Seite des Spaltes, und wobei die genannten vorstehenden Kantenabschnitte der Platte eine Stärke haben, die dem Abstand zwischen den Elektroden entspricht.
Laser nach Anspruch 23, wobei die genannte eine Platte aus dielektrischem Material eine Breite größer als die Breite der langgestreckten Elektroden hat und so angeordnet ist, dass die genannten vorstehenden Kantenabschnitte sich in Querrichtung über gegenüberliegende Längskanten der Elektroden hinaus erstrecken.
Laser nach Anspruch 24, wobei die genannten angehobenen Kantenabschnitte der genannten Platte sich zumindest 2,0 mm über die Elektrodenkanten hinaus erstrecken.
Laser nach Anspruch 23, wobei zumindest einer der genannten angehobenen Kantenabschnitte der Platte eine Mehrzahl von unter Abstand angeordneten Öffnungen aufweist, die sich Querrichtung durch sie hindurch erstrecken, um die Strömung von Lasergas in den Spalt zu fördern.
Laser, folgendes aufweisend: eine ein Lasergas enthaltende Umhüllung; erste und zweite langgestreckte, in der Umhüllung angeordnete Elektroden, wobei die Elektroden ebene Oberflächenabschnitte aufweisen, die unter Abstand einander gegenüberliegen; eine Platte aus festem dielektrischen Material zwischen den Elektroden mit einem gestuften Querschnitt, der einen stärkeren Abschnitt der Platte und einen dünneren Abschnitt der Platte abgrenzt, welche sich über die Länge der Elektroden erstrecken; wobei der genannte stärkere Abschnitt der Platte eine Stärke hat, die gleich ist dem Abstand zwischen den Elektroden und der genannte dünnere Abschnitt der Platte eine Stärke hat, die kleiner ist als der Abstand zwischen den Elektroden sowie benachbart der ersten Elektrode angeordnet ist, wodurch ein Spalt zwischen dem dün neren Abschnitt der Platte und der zweiten Elektrode verbleibt, der mit dem Lasergas gefüllt ist; einem Paar von Spiegeln, die so konfiguriert und angeordnet sind, dass eine resonante Laserkavität gebildet wird, die sich durch den genannten langgestreckten Spalt erstreckt, der eine Höhe und eine Breite hat; eine Einrichtung zum Anregen des Lasergases in dem Spalt zur Erzeugung von in der resonanten Kavität zirkulierender Laserstrahlung; und wobei die Höhe des Spaltes so ausgewählt ist, dass der Spalt einen Wellenleiter für die Laserstrahlung in Höhenrichtung bildet und wobei die Breite des Spaltes so ausgewählt ist, dass die Laserstrahlung in den Freiraum in Breitenrichtung des Spaltes entsprechend der Konfiguration und Anordnung der Spiegel sich ausbreiten kann.
Laser nach Anspruch 27, wobei die Einrichtung zum Anregen von Lasergas einen RF(HF)-Generator aufweist, dessen Ausgang in eine der Elektroden eingekoppelt wird.
Laser nach Anspruch 27, wobei der Laserresonator ein instabiler Resonator in Richtung der Breite des Spaltes ist.
Laser nach Anspruch 27, wobei die Oberflächen der dielektrischen Platten und der Elektroden, welche den Spalt begrenzen, eben und einander parallel sind.
Laser nach Anspruch 27, wobei der genannte dünnere Abschnitt der Platte aus dielektrischem Material eine Stärke größer als 0,5 mm hat.
Laser nach Anspruch 27, wobei der genannte stärkere Abschnitt der Platte eine Mehrzahl von Öffnungen hat, die unter Abstand angeordnet sich in Querrichtung erstrecken, um Lasergasströmung aus der Umhüllung in den Spalt zu fördern.