DE1539829B1

DE1539829B1 - Cooling system for high-performance optical transmitters

Info

Publication number: DE1539829B1
Application number: DE19661539829
Authority: DE
Inventors: Raymond Marcy
Original assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Current assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Priority date: 1965-11-12
Filing date: 1966-11-11
Publication date: 1970-02-12
Also published as: BE689183A; NL6615975A; FR1467074A; GB1161247A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für optische die erreichbare Nutzleistung von Laser-Röhren in Hochleistungssender (Laser) mit gasförmigem stimu- erster Linie von der Meisterung des Kühlproblems lierbarem Medium, das das sich in einem rohr- abhängt. Zum anderen ist der Aufbau von Hochförmigen, in seinem Mittelteil mit dünnerem Durch- leistungs-Lasern, bei denen die Röhre integraler messer zylindrischen, innen glatten Entladungsrohr 5 Bestandteil des Kühlsystems ist, erheblich komaus elektrisch isolierendem, aber die Wärme leiten- pliziert.The invention relates to a cooling system for the achievable useful power of laser tubes in optical High-power transmitter (laser) with gaseous stimu- primarily of mastering the cooling problem lable medium that depends in a pipe. On the other hand, the construction of tall-shaped, in its central part with thinner through-power lasers, in which the tube is more integral knife cylindrical, inside smooth discharge tube 5 is part of the cooling system, considerably komaus electrically insulating, but conduction of heat.

dem Werkstoff befindet, dessen Außenmantel längs Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,the material is located whose outer jacket is longitudinal The invention is therefore based on the object

seines Mittelteils mit Kühlrippen versehen ist und ein Kühlsystem für optische Hochleistungssender zu dessen Stirnflächen mit Fenstern aus einem Werkstoff schaffen, welches unter Vermeidung vorstehender hoher optischer Güte abgeschlossen sind. io Nachteile die Abführung großer Verlustleistungenits central part is provided with cooling fins and a cooling system for optical high-performance transmitters create its end faces with windows made of a material which, while avoiding the above high optical quality are completed. io Disadvantages the dissipation of large power losses

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein von der Laser-Röhre gestattet und damit die Er-Kühlsystem für gasgefüllte Laser-Röhren mit ständig zeugung höherer Nutzleistungen zuläßt,
fließendem oder impulsförmig fließendem Ionen- Diese Aufgabe ist bei dem hier vorgeschlagenenThe invention relates in particular to one of the laser tubes and thus allows the He-cooling system for gas-filled laser tubes with constantly generating higher useful powers,
flowing or pulsed flowing ions- This task is in the case of the one proposed here

strom, sogenannte Entladungsröhren, die Ausgangs- Kühlsystem dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß nutzleistungen von mehreren 10 Watt erreichen oder 15 das mit Kühlrippen oder -höckern versehene dicküberschreiten, wandige Mittelteil des Entladungsrohres mit dencurrent, so-called discharge tubes, the output cooling system achieved in that according to the invention achieve a useful power of several 10 watts or 15 exceed the thickness provided with cooling fins or bumps, walled middle part of the discharge tube with the

Für Laser-RÖhren geringer Leistung mit einigen Kühlrippen oder -höckern einstückig aus dem die Milliwatt Ausgangsleistung und einigen Watt Ver- Wärme gut leitenden Berylliumoxyd besteht, während lustleistung, die gewöhnlich in Form eines Quarz- die aus der Flüssigkeitskühlung herausragenden, die rohres vorliegen, stellen sich im Zusammenhang mit ao Fenster tragenden Endstücke des Entladungsrohres der Kühlung keine Probleme. Anders verhält es sich aus darauf verschweißtem Quarzsiliziumoxyd bemit Laser-Röhren, deren Nutzleistung mehrere stehen.For low power laser tubes with some cooling fins or bumps made in one piece from the die Milliwatt output power and a few watts of heat, well-conducting beryllium oxide, while power, usually in the form of a quartz - those protruding from the liquid cooling, the pipe are present in connection with ao window-bearing end pieces of the discharge tube cooling no problems. The situation is different with the quartz silicon oxide bemit welded to it Laser tubes, the useful power of which is several.

10 Watt beträgt und bei denen dementsprechend Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des10 watts and in which accordingly According to an advantageous embodiment of the

mehrere 10 Kilowatt an Wärmeenergie abgeführt Kühlsystems dient zur Kühlung des Mittelteils des werden müssen. Zu diesem Zweck werden Maß- as Entladungsrohres ein mit einem Kondensor ausgenahmen getroffen, die diese Energie möglichst nahe rüsteter Siedekühler.several tens of kilowatts of thermal energy dissipated cooling system is used to cool the central part of the Need to become. For this purpose, dimensions of the discharge tube are taken with a condenser hit that this energy as close as possible equipped boiling cooler.

an deren Ursprung abfangen lassen, über den Durch eine derartige Ausbildung des erfindungs-can be intercepted at their origin, through such a training of the invention

kleinstmöglichen Wärmewiderstand nach außen gemäßen Kühlsystems und die Verwendung eines führen und diese Wärme sodann durch entspre- elektrisch isolierenden und thermisch gut leitenden chende Mittel abführen. 30 Materials wie Berylliumoxyd für den Mittelteil dersmallest possible thermal resistance to the outside appropriate cooling system and the use of a lead and this heat then through corresponding electrically insulating and thermally highly conductive transfer the appropriate funds. 30 materials such as beryllium oxide for the middle part of the

Einem ähnlichen Problem begegnet man bei Laser-Röhre, sind die den bisher bekannten Laser-Leistungs-Elektronenröhren, für deren Kühlung Röhren und ihren Kühlsystemen anhaftenden Nachbereits mehrere Lösungen vorgeschlagen wurden. teile vermieden. Die hier vorgeschlagene Lösung Eine derselben besteht in der Siedekühlung, die bei führt zu einem außerordentlich einfachem Aufbau unter der Marke »Vapotron« in den Verkehr ge- 35 der Laser-Röhre und gestattet, große Verlustbrachten Elektronenröhren unter der Kühlsystem- leistungen abzuführen, wodurch höhere Nutzleistunbezeichnung «Vapodyn« bekannt ist (vgl. beispiels- gen erzielbar sind.A similar problem is encountered with laser tubes, which are the previously known laser power electron tubes, for their cooling tubes and their cooling systems adhering afterwards several solutions have been proposed. parts avoided. The solution proposed here One of them is evaporative cooling, which leads to an extremely simple structure The laser tube was put on the market under the brand name "Vapotron" and was permitted to cause major losses Dissipate electron tubes below the cooling system output, resulting in higher useful output “Vapodyn” is known (cf. examples achievable.

weise die deutsche Patentschrift 974 683). Diese Weitere Merkmale des mit der Erfindung vorElektronenröhren unterscheiden sich jedoch in mehr- geschlagenen Kühlsystems, das auf einer entsprefacher Hinsicht von Laser-Röhren, beispielsweise 40 chenden Ausbildung der Laser-Röhre beruht, gehen durch die auf der Außenwand vorhandene Potential- aus der nachstehenden Beschreibung der Zeichnung Verteilung. Bei den Elektronenröhren befindet sich hervor, die Laser-Röhren der erfindungsgemäßen die Anode auf konstantem Potential, wogegen bei Art in mehreren beispielsweise gewählten Ausfüheinem Laser längs der Röhre ein Spannungsabfall von rungsformen schematisch veranschaulicht. Es zeigt
bis zu 1000 Volt auftritt. Die Außenwand einer 45 Fig. 1 einen schematisch gehaltenen teilweisen Vapotron-Röhre kann daher ohne weiteres von der Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgemetallischen Anode gebildet sein, die im übrigen als bildete Laser-Röhre,wise the German patent specification 974 683). These further features of the electron tubes proposed with the invention differ, however, in multiple cooling systems, which are based on a corresponding aspect of laser tubes, e.g. the drawing distribution. In the case of the electron tubes, the laser tubes of the invention have the anode at constant potential, whereas in Art, in several exemplary selected designs, a laser along the tube schematically illustrates a voltage drop of approximate shapes. It shows
occurs up to 1000 volts. The outer wall of a schematically held partial Vapotron tube can therefore easily be formed from the longitudinal section through an anode made of metal according to the invention, which is otherwise formed as a laser tube,

massiver Außenstrahler ausgebildet ist, wohingegen F i g. 2 einen Querschnitt durch eine solche Laser-massive external radiator is formed, whereas F i g. 2 a cross section through such a laser

die Außenwand einer Laser-Röhre nicht aus durch- Röhre,
gehend leitendem Material bestehen darf. 50 Fig. 3 einen Querschnitt einer weiteren Ausfüh-the outer wall of a laser tube does not come through the tube,
passing conductive material may exist. 50 Fig. 3 shows a cross section of a further embodiment

So ist für Laser hoher Leistung eine Lösung be- rungsform einer derartigen Laser-Röhre,
kannt (Electronics, Bd. 38, Nr. 9, S. 29), bei der die Fig. 4 eine seitliche Teilansicht einer solchenFor high-power lasers, one solution is to use a laser tube of this type,
(Electronics, vol. 38, no. 9, p. 29), in which FIG. 4 is a partial side view of such

Röhre aus einer Reihe nebeneinander angeordneter Laser-Röhre unter Darstellung deren Querschnitts,
Elemente aufgebaut ist, die aus besonders geformten F i g. 5 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seiten-Tube consisting of a row of laser tubes arranged next to one another, showing their cross-section,
Elements is made up of specially shaped F i g. 5 a partially sectioned side

Metallteilen und damit verschweißten Quarzflanschen 55 ansieht einer anderen Ausführungsform einer erfinbestehen. Die Quarzflansche dienen der Isolierung dungsgemäß ausgebildeten Laser-Röhre,
längs der Röhre, während die Metallteile so ausge- Fig. 6 einen vereinfachten Längsschnitt einesMetal parts and quartz flanges 55 welded to them is another embodiment of the invention. The quartz flanges are used to insulate properly designed laser tubes,
along the tube, while the metal parts are so out- Fig. 6 is a simplified longitudinal section of a

bildet sind, daß sie die Wärmeenergie aus dem Endes einer solchen Laser-Röhre,
Inneren der Röhre zu den betreffenden metallischen F i g. 7 ein Ausführungsbeispiel einer vollständigenforms are that they take the heat energy from the end of such a laser tube,
Inside the tube to the relevant metallic F i g. 7 shows an embodiment of a complete

Außenwänden leiten. Die Wärmeabgabe über die 60 Kühleinrichtung für eine mit dem erfindungsgemäßen Außenwand der Röhre wird dadurch beschleunigt Kühlsystem versehene Laser-Röhre,
und durch Zwangsbelüftung unterstützt. Fig. 1 stellt einen vereinfachten TeillängsschnittGuide outside walls. The heat emission via the cooling device for a laser tube provided with the outer wall of the tube according to the invention is accelerated as a result of the cooling system,
and supported by forced ventilation. Fig. 1 shows a simplified partial longitudinal section

Dieser wie auch ähnliche andere Vorschläge einer mit dem erfindungsgemäßen Kühlsystem eine weisen vor allem die folgenden beiden Nachteile auf: integrale Einheit bildenden Laser-Röhre dar, wobei Zum einen ist das Kühlsystem nur bis zu Nutz- 65 dieser Schnitt nicht die äußeren Teile der Röhre ableistungen verwendbar, die weit unter den hier ins weichenden Aufbaus umfaßt, die im einzelnen in Auge gefaßten Leistungen liegen. Dabei ist bekannt, F i g. 6 wiedergegeben sind. Wie F i g. 1 zu entdaß nach dem augenblicklichen Stand der Technik nehmen ist, ist die Laser-Röhre in ihrem HauptteilThis as well as other similar proposals one with the cooling system according to the invention above all have the following two disadvantages: an integral unit forming a laser tube, where For one thing, the cooling system is only useful up to this point, but not the outer parts of the tube usable, which includes far below the structure, which is given in here, in detail in Services under consideration lie. It is known that FIG. 6 are reproduced. Like F i g. 1 to entdaß According to the current state of the art, the laser tube is in its main part

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massiv und besitzt einen einfachen Aufbau. Der mit einem Material hoher optischer Reinheit wie Quarzglatten Wänden versehene Innenraum begrenzt den siliziumoxyd, während der verbleibende rohrförmige Entladungsquerschnitt. Die Außenwand kann glatt Teil aus einem weniger reinen Siliziumoxyd gefertigt oder mit Kühlrippen oder -höckern versehen sein. Im sein kann, das jedoch gleiche mechanische und therletzteren Fall sind diese Kühlrippen ähnlich aus- 5 mische Eigenschaften besitzt. Diese beiden Teile sind gebildet wie bei den mit Siedekühlung arbeitenden unmittelbar nach Polieren der betreffenden Enden Vapotron-Elektronenröhren. Der Röhrenkörper be- miteinander verschweißt. Jedes Ende der Röhre besteht aus einem Material, das gute elektrische Isolier- sitz eine Elektrode 64, die eine Kathode bzw. Anode eigenschaften und eine hohe Wärmeleitfähigkeit bildet. Diese Elektroden sind im Innern der Laserbesitzt. Ein diese Merkmale in sich vereinendes und i° Röhre angeordnet und können, wie dargestellt, eine für den Aufbau einer solchen Laser-Röhre hoher Ringform besitzen und konzentrisch zur Röhre anLeistung gut geeignetes Material ist das Beryllium- geordnet sein und besitzen einen größeren Durchoxyd. Die Wandstärke der Röhre muß ausreichend messer als der Entladungsquerschnitt, der durch die groß sein, um das Vakuum zu halten, und beträgt für Innenaussparung des Mittelteils 61 begrenzt ist. einen Entladungsquerschnitt von etwa 4 mm Durch- 15 Wegen der Änderung des Temperaturgradienten in messer beispielsweise 5 mm, wobei die Kühlrippen Nahe der Elektroden befinden sich diese vorzugsweise und -hocker ausgenommen sind. Da das Material, in einem aufgeweiteten Endbereich des aus Berylliumaus dem die Röhre besteht, nichtleitend ist, bestehen oxyd bestehenden Mittelteils 61. In diesem Bereich keinerlei Forderungen hinsichtlich der Isolation und ist eine vakuumdichte Durchführung für die Ander Spannungsfestigkeit der Kühlflüssigkeit, die 20 schlußdrähte 641 der Elektroden 64 zum Leistungsnormales Wasser sein kann. Man wird jedoch vor- generator vorgesehen. Die Spiegel 65 befinden sich zugsweise reines Wasser verwenden, um Kesselstein- außerhalb der Röhre und sind plansphärisch für das ansatz an der Röhre zu vermeiden, der bei einem konfokale System oder plankonkav für das halbnicht geschlossenen Kühlflüssigkeitsumwälzsystem konzentrische System. Der die Gesamtheit von Röhre unvermeidbar wäre. Die Abmessungen der massiven 25 und Spiegeln haltende mechanische Aufbau ist zeich-Kühlrippen und -hocker entsprechen denjenigen, die nerisch nicht wiedergegeben. Er enthält gewöhnlich bei den bekannten Vapotron-Elektronenröhren ver- Stäbe aus Invar, Montageteile für die Röhre und die wendet werden, um gute Betriebsbedingungen zu Spiegel sowie eine Präzisionsmechanik zur Ausrichgewährleisten und die Bildung einer geschlossenen tung der beiden Spiegel längs einer Horizontalachse Dampfhülle zu vermeiden. Diese radialen Rippen 30 und längs einer Vertikalachse, und schließlich einen oder Hocker haben eine solche Länge, daß ihr Ende Sockel, auf den die Anordnung aufgebaut ist.
ständig von der Kühlflüssigkeit bespült wird, und ihre Das erfindungsgemäße, an eine Laser-Röhre anStärke sowie die Wärmeleitfähigkeit des darunter- zupassende Kühlsystem hängt von der abzuführenden liegenden Materials gewährleistet eine stetige Tem- Leistung ab. Für mehrere 10 Kilowatt annehmende peraturabnahme längs der Seitenfläche der Rippen. 35 hohe Werte ist es empfehlenswert, die Vapodyn-Kühl-Diese massiven Rippen können verschiedene Aus- einrichtung anzuwenden, vor allem bei einer Laserbildungen aufweisen, wie diese bei den Vapotron- Röhre, die mit Rippen oder Höckern entsprechend Elektronenröhren hoher Leistung bekannt sind. Bei- den Vapotron-Elektronenröhren ausgestattet ist. Ein spielsweise können sie aus zahnförmigen Höckern Anwendungsbeispiel dieser Vapodyn-Kühleinrichtung bestehen, die zueinander in Flucht stehen (Fig. 1 40 ist in Fig. 7 dargestellt, bei der ein mit einem Kon- und 2) oder zueinander versetzt sind (Fig. 3); sie densor ausgerüsteter Siedekühler vorgesehen ist, der können auch durch Längsrippen (Fig. 4) oder durch dort vereinfacht zeichnerisch wiedergegeben ist. Die-Querrippen (F i g. 5) gebildet sein. ser Siedekühler ist einstückig ausgebildet und enthält Eine Laser-Röhre hoher Leistung ist vorzugsweise in einem verhältnismäßig geringen Raum einen Siedeeine Röhre, die mit Außenspiegeln abgeschlossen ist, 45 kühler, einen Kondensor und eine Sicherheitsyorrichda die Innentemperatur es nicht möglich macht, eine tung. Eine Laser-Röhre großer Leistung, wie diese Röhre mit Innenspiegel verwickeiteren Aufbaus zu zuvor beschrieben ist, ist senkrecht in dem Siedeverwenden. Diese Röhre endet beidseitig in jeweils kühler angeordnet, der bis zu einem bestimmten Pegel einem Fenster hoher optischer Güte. Die Endbereiche reines Wasser enthält. Die Außenwand der Röhre 61 einer solchen Röhre verbinden das aus einem Material 50 ist mit massiven radialen Kühlrippen 611 ausgestattet, wie Berylliumoxyd bestehende Mittelteil mit den end- und die Endstücke 62 und 62' besitzen eine ausreiseitigen Fenstern. Ein mögliches Ausführungsbeispiel cheride Länge, um durch entsprechende dichte Durchist in F i g. 6 dargestellt, die ein Ende einer solchen führungen 77 und 77' nach außen vorzuragen. Der Laser-Röhre zeigt, wobei das andere Ende entspre- Lichtstrahl des Lasers wird somit im oberen Teil aufchend ausgebildet und symmetrisch zum ersteren 55 gefangen und gegebenenfalls durch einen um 45° geangeordnet ist. Der aus Berylliumoxyd bestehende neigten Spiegel in die Horizontale umgelenkt. Die Mittelteil 61 des Entladungsrohres, der mit Kühl- Laser-Röhre ist von einem koaxialen Mantel 73 umrippen 611 ausgestattet sein kann, ist an jedem Ende geben, dessen Länge der des Mittelteils 61 entspricht, durch Verschweißung an ein Endstück 62 aus SiIi- und ferner von einer Kühlschlange 74 umschlossen, ziumoxyd angeschlossen. Diese Verschweißung er- 60 durch die Wasser gepumpt wird. Die Sicherheitsfolgt bei 63 in üblicher Weise durch Metallisierung vorrichtung 75 enthält einen Schwimmer 751, eine des Siliziumoxyds und Verschweißen dieser beiden Hohlstange 752, einen Luftentnahmebehälter 753, metallisierten Bereiche. Das Endstück aus Silizium- einen elektrischen Kontakt 754 und ein Ventil 755. oxyd besitzt einen rohrförmigen Bereich 62 entspre- In dem Gefäßkörper 71 und dem Deckel 72 des Siedechenden Durchmessers und entsprechender Länge, 65 kühlers sind dichte Durchführungen für die Anschlußder in ein ausgebauchtes Ende ausläuft, um das Aus- drähte 641 der Elektroden vorgesehen. Der diese Teile trittsfenster 621 zu bilden. Dieses Fenster ist entspre- und die Spiegel 65 abstützende mechanische Aufbau chend dem Brewster Winkel geneigt und besteht aus liegt außerhalb des Siedekühlers, der durch entspre-massive and has a simple structure. The interior, which is provided with a material of high optical purity such as smooth quartz walls, limits the silicon oxide, while the remaining tubular discharge cross-section. The outer wall can be made of a smooth part of a less pure silicon oxide or it can be provided with cooling fins or bumps. In the event that, however, the mechanical and thermal effects are the same, these cooling fins have similar mixed properties. These two parts are formed as in the Vapotron electron tubes that work with evaporative cooling immediately after the respective ends have been polished. The tube body is welded together. Each end of the tube is made of a material that has a good electrical insulation fit and an electrode 64, which has a cathode or anode properties and a high thermal conductivity. These electrodes are located inside the laser. A tube combining these features and arranged and can, as shown, have a high ring shape for the construction of such a laser tube and concentric to the tube is well suited material is beryllium and have a larger through oxide. The wall thickness of the tube must be sufficiently smaller than the discharge cross-section, which is large enough to maintain the vacuum, and is limited for the inner recess of the central part 61. a discharge cross-section of about 4 mm in diameter due to the change in the temperature gradient, for example 5 mm, with the cooling fins near the electrodes, these are preferably and stools are excluded. Since the material in a widened end area of the beryllium of which the tube is made is non-conductive, there are oxide middle part 61. In this area there are no requirements with regard to insulation and a vacuum-tight bushing is for the other dielectric strength of the coolant, the 20 connecting wires 641 of the Electrodes 64 can be normal water for performance. However, a pre-generator is provided. The mirrors 65 are preferably located using pure water to avoid scale outside the tube and are planar spherical for attachment to the tube, which is concentric in the case of a confocal system or planoconcave for the semi-closed cooling liquid circulation system. Which the entirety of the tube would be inevitable. The dimensions of the massive mechanical structure, which holds mirrors, are drawn. Cooling fins and stools correspond to those that are not reproduced nerisch. In the known Vapotron electron tubes, it usually contains rods made of Invar, assembly parts for the tube and which are turned in order to ensure good operating conditions for the mirror and precision mechanics to ensure alignment and to avoid the formation of a closed direction of the two mirrors along a horizontal axis. These radial ribs 30 and along a vertical axis, and finally a or stool have such a length that their end base on which the arrangement is built.
is constantly flushed by the cooling liquid, and its strength and the thermal conductivity of the cooling system to be fitted underneath it depends on the material to be removed, ensuring a constant temperature performance. For several tens of kilowatts assuming temperature decrease along the side surface of the ribs. 35 high values, it is recommended to use the Vapodyn-Kühl-These massive ribs can have different orientations, especially with laser formations, like those with the Vapotron tubes, which are known with ribs or bumps corresponding to high-power electron tubes. Equipped with both Vapotron electron tubes. For example, they can consist of tooth-shaped cusps of this Vapodyn cooling device, which are in alignment with one another (Fig. 1 40 is shown in Fig. 7, in which a with a con and 2) or are offset to one another (Fig. 3) ; it is provided by the equipped evaporative cooler, which can also be represented by longitudinal ribs (Fig. 4) or by there in a simplified manner in the drawing. Die-transverse ribs (Fig. 5) may be formed. This boiling cooler is formed in one piece and contains a high power laser tube is preferably in a relatively small space a boiling a tube that is closed with exterior mirrors, a cooler, a condenser and a safety device because the internal temperature does not make it possible. A high power laser tube, such as this tube with an internal mirror structure, which is more complicated than that described above, is perpendicular to the boiling point. This tube ends on both sides in a cooler arrangement, which up to a certain level has a window of high optical quality. The end areas contains pure water. The outer wall of the tube 61 of such a tube connect the one made of a material 50 is equipped with massive radial cooling fins 611, such as beryllium oxide existing middle part with the end and the end pieces 62 and 62 'have an outgoing window. A possible embodiment of a cherid length, in order to be able to use a corresponding dense passage is shown in FIG. 6, one end of such guides 77 and 77 'protrude outward. The laser tube shows, with the other end corresponding light beam of the laser is thus formed in the upper part upwardly and symmetrically to the former 55 and is possibly arranged by a 45 °. The mirror made of beryllium oxide is inclined and deflected horizontally. The middle part 61 of the discharge tube, which is equipped with a cooling laser tube, can be surrounded by a coaxial jacket 73, can be given at each end, the length of which corresponds to that of the middle part 61, by welding to an end piece 62 made of silicon and further enclosed by a cooling coil 74, connected to zium oxide. This weld is 60 through which water is pumped. The security follows at 63 in the usual way by metallization device 75 contains a float 751, one of the silicon oxide and welding of these two hollow rods 752, an air extraction container 753, metallized areas. The end piece made of silicon - an electrical contact 754 and a valve 755th oxide has a tubular area 62 corresponding to the vessel body 71 and the lid 72 of the boiling diameter and corresponding length, 65 cooler are tight feedthroughs for the connection which runs out into a bulged end to wire out 641 the electrodes. These parts form step window 621. This window is inclined according to the mechanical structure supporting the mirrors 65 according to the Brewster angle and consists of lies outside the evaporative cooler, which is

chende Säulen befestigt ist, die die Lage der Laser-Röhre sicherstellen. Nach einer anderen Ausführungsform kann die Laser-Röhre selbst an Invar-Stangen 76 des mechanischen Stützaufbaus befestigt sein, um ■ unbeabsichtigte Schwingungen zu vermeiden, die beispielsweise auf die Verdampfung des Wassers bei Berührung mit der Röhre zurückzuführen sind und und durch entsprechende elastische dichte Durchführungen 77 absorbiert werden können. Ferner kann der Siedekühler 71 durch entsprechende Vorrichtungen wie Flansche auf der Grundplatte 78 gehalten sein.corresponding pillars is attached, which the location of the laser tube to ensure. According to another embodiment the laser tube itself can be attached to Invar rods 76 of the mechanical support structure to ■ to avoid unintentional vibrations, for example due to the evaporation of the water on contact are to be traced back to the tube and and through corresponding elastic tight bushings 77 can be absorbed. Furthermore, the evaporative cooler 71 can by means of appropriate devices be held like flanges on the base plate 78.

Die Kühlung geht wie folgt vor sich: das destillierte Wasser verdampft bei Berührung mit dem heißen Mittelteil 61 der Röhre, und die hierbei gebildeten Dampfblasen werden von einer allgemeinen Konvektionsbewegung mitgenommen und tragen selbst dazu bei, deren Richtung durch die eingezeichneten Pfeile angegeben ist und die durch die Anwesenheit eines Abdeckkörpers, z. B. des Mantels 73, erleichtert wird. Der Dampf kondensiert somit durch Mischung mit dem destillierten Wasser, das durch Wärmeaustausch mit der Kühlschlange 74 auf einer Temperatur gehalten wird, die wesentlich unter der Siedetemperatur liegt. Der Mantel 73 unterstützt den natürlichen Umlauf, so daß das destillierte Wasser eine Umlaufgeschwindigkeit hat, die den Wärmeaustausch begünstigt, und dieses Wasser auf der tiefsten mittleren Temperatur gehalten wird, die sich aus den Betriebsbedingungen der Kühlschlange 74 ergibt. Die Menge des in dem Behälter 71 enthaltenen destillierten Wassers führt zu einer gewissen Wärmeträgheit, so daß Änderungen in der Wärmeabgabe der Röhre ohne unmittelbaren Einfluß auf die Kühlwasserumströmung bleiben. Diese muß lediglich die Abführung der mittleren Verlustleistung gewährleisten, und die Kühleinrichtung paßt sich an sämtliche Betriebszustände an. Eine solche bereits bei Vapotron-Elektronenröhren angewandte Kühleinrichtung gestattet eine Leistung von über 100 Kilowatt abzuführen.The cooling works as follows: the distilled water evaporates when it comes into contact with the hot water Central part 61 of the tube, and the vapor bubbles formed thereby, are caused by a general convection movement and contribute to it, the direction indicated by the arrows is indicated and by the presence of a cover, z. B. the jacket 73 is facilitated. The steam thus condenses through mixing with the distilled water, which through heat exchange is maintained with the cooling coil 74 at a temperature which is substantially below the boiling temperature lies. The jacket 73 assists the natural circulation so that the distilled water has a circulation speed that favors heat exchange, and this water on the deepest middle Temperature is maintained resulting from the operating conditions of the cooling coil 74. The amount of the distilled water contained in the container 71 leads to a certain thermal inertia, so that Changes in the heat dissipation of the tube without direct influence on the cooling water flow stay. This only has to ensure the dissipation of the average power loss, and the cooling device adapts to all operating conditions. This is already the case with Vapotron electron tubes The cooling device used allows an output of over 100 kilowatts to be dissipated.

£s lassen sich auch andere Kühleinrichtungen zur Kühlung einer mit dem erfindungsgemäßen Kühlsystem ausgestatteten Laser-Röhre verwenden, wobei Flüssigkeitspegelregelungen, Zusatzkühlorgane, Wärmeverwertungseinrichtungen sowie Anlagen zur Gewinnung destillierten Wassers vorgesehen sein können. Es können eine Reihe von Metallteilen bei einer solchen Laser-Röhre vorgesehen sein, die durch Quarzflansche getrennt sind, wobei die äußeren Metallteile entsprechend den Vapotron-Röhren geformt und das Metall selbst durch ein elektrisch isolierendes und thermisch gut leitendes Material wie Berylliumoxyd ersetzt sein können.Other cooling devices can also be used Use cooling of a laser tube equipped with the cooling system according to the invention, wherein Liquid level controls, additional cooling elements, heat recovery systems and systems for Extraction of distilled water can be provided. A number of metal parts can be involved such a laser tube, which are separated by quartz flanges, the outer Metal parts shaped according to the Vapotron tubes and the metal itself through an electrically insulating and thermally highly conductive material such as beryllium oxide can be replaced.

Durch die Verwendung eines elektrisch isolierenden und thermisch gut leitenden Materials wie Berylliumoxyd zur Bildung des zwischen den Elektroden befindlichen Mittelteils einer solchen Laser-Röhre und durch gegebenenfalls gemeinschaftliche Anwendung einerseits der Verfahren zur Fertigung von Vapotron-Elektronenröhren, d. h. durch Verwendung einer Laser-Röhre, deren Außenmantel mit massiven Rippen und Höckern ausgestattet ist, und andererseits der Vapodyn-Kühleinrichtung, sind die bei der Kühlung von bisher bekannten Laser-Röhren hoher Leistung auftretenden Nachteile vermieden.By using an electrically insulating and thermally conductive material such as beryllium oxide to form the central part of such a laser tube located between the electrodes and through, if necessary, joint application on the one hand of the processes for the production of Vapotron electron tubes, d. H. by using a laser tube whose outer jacket is covered with massive Ribs and cusps, and on the other hand the Vapodyn cooling device, are used for cooling Avoided disadvantages occurring from previously known high-power laser tubes.

Claims

Patent claims:

1. Cooling system for high power optical transmitter (laser) with gaseous stimulable Medium, which is in a tubular shape, in its central part with a thinner diameter Cylindrical discharge tube, smooth inside, made of electrically insulating but heat-conducting material Material is located whose outer jacket is provided with cooling fins along its central part and whose end faces are closed with windows made of a material of high optical quality, • characterized in that the thick-walled one provided with cooling fins or humps (611) Central part (61) of the discharge tube with the cooling fins or humps in one piece from the Beryllium oxide, which is a good conductor of heat, while the liquid cooling the window-bearing end pieces (62) of the discharge tube made of welded thereon Quartz silicon oxide exist.

2. Cooling system according to claim 1, characterized in that for cooling the central part (61) A boiling cooler (71) equipped with a condenser is provided on the discharge tube.

1 sheet of drawings