DE1589438A1 - Laserstruktur - Google Patents

Description

Priorität? U.S.A.j 31. Mär» 1966 j "" """ U.S. Serial No. 539 041.

Sie Erfindung bezieht sich auf Anordnungen, Strukturen u. dgl. zur Laserlichterzeugung und Laserlichtverstärkung, bei denen dünne langgestreckte Laserstäbe oder fasern angewendet werden und ihnen aus Glas gebildete Blitzlichtröhreneinrichtungen zugeordnet sind. Sie Erfindung befaßt sich damit, derartige Strukturen ökonomischer herstellen und wirkungsvoller betreiben zu können, als es bei vergleichbaren früheren Laserstrukturen bisher der Fall war.

Mehr la speziellen betrifft die Erfindung Laserstrukturen u. dgl., bei denen jeweils ein dünner langgestreckter Laser et ab, oder eine Vaeer, und eine Blitzröhreneinrichtung vorgesehen und diese in Integraler einheitlicher Konstruk-

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Bayeriidi« Veieinibank München 820963

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tion ausgebildet sind. Die Erfindung befaßt sich dabei Bit Verbesserungen, die diese Vorrichtungen oder Strukturen nicht nur robuster« dauerhafter, einfacher und Ökonomischer herstellbar machen als bisher, sondern außerdem den Erfolg haben, daß die Vorrichtung oder Anordnung nach der Erfindung nach Form, geometrischen Proportionen, Konfigurationen und Auslegung eine engere oder dichtere optische Kopplung ihrer Komponententeile ermöglicht sowie eine schnellere und wirksamere Leitfähigkeit und Wärmeabführung nach außen, als es bisher durchgeführt werden komte· Sie Laserstrukturen gemäß der Erfindung können wirksamer kontinuierlich oder mit relativ hoher Wiederholungsrate diskontinuierlich betrieben werden als bisher, und sie orgeben ein größeres Laseremiasionsergebnis und eine höhere Verstärkung bsw· einen höheren Gewinn pro Längeneinheit relativ zur eingegebenen Energie als bisher.

Fernerhin ist in derartigen integrierten Strukturen die Ausrichtung der Teile sueinander in die Vorrichtung permanent eingebaut* Man kann auch durch geeignete Wahl der Materialien von Stab und Auflage und angepaßter Indices Ton Stab und Auflage eine Kontrolle über di· Wahl der Schwingungsform und der Ausbreitung erhalten· Wenn außerdem das GIa* des Laserstabes und da· 01a« «einer Auflage

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(dieses Auf lageglas /bildet auch, die Seitenwandabschnitte des Blitzröhrenabsehnittes der Anordnung und kann so in zweckmäßiger Welse als "Hauptkörperteil" bezeichnet werden) richtig in Bezug auf ihre Absorptionscharakteristiken und andere zugehörige Charakteristiken ausgewählt werden« wie es im folgernden noch näher beschrieben wird, wird eine Energiespeicherasg und/oder eine unabhängige bzw. eingebaute Q-Schaltanordming erhalten.

Es sind bereite solche Laseraggregate bekannt, die relativ dünne langgestreckte Laserstäbe oder Fasern aus Laserglas verwenden und diese dicht Seite an Seite nlt einer elektronischen Blitzröhre o. dgl. anordnen, so daß das Pumpen von der Seite laer erfolgt. Diese Seile wurden über den größeren Teil ihrer Lange mit hochgradig reflektionsfähiger Aluminiumfolie o. dgl. umgeben, um einen so großen Anteil der optischen Pumpenergie wie möglich von der Blitzröhre in den Laserstab oder die Faser während dessen, bxw. deren Betriebs richten zu können. Weiterhin hat «an bereits Wasser oder Luft zwischen diesen Laserteilen und rund um sie zirkulieren lassen, um zu versuchen, den optischen Wirkungsgrad dieser Laser zu verbessern.

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Indessen hat sich bei den früheren Laseraggregaten und Konstruktionen erwiesen, daß diese einerseits bezüglich, des Wirkungsgrades des Betriebes und der erreichbaren Ausgangsleistungen relativ beschränkt waren und außerdem hinsichtlich der Schnelligkeit, mit der sie im Impulsbetrieb durch die zugehörige Blitzröhreneinrichtung betrieben werden konnten, und zwar deshalb, weil sonst zu große Wärmemengen während des Laserbe triebe erzeugt werden, die zu einer Zerstörung führen.

Es wurde jetzt gefunden, daß durch die nachstehend beschrie bene Lehre der Erfindung ein Laserbetrieb mit höherem Wirkungsgrad als bisher und wesentlich verbesserter Wiederholungsrate im Impulsbetrieb, oder gar mit kontinuierlichem Betrieb, bei einer Laserstruktur erhalten werden kann, bei der ein dünner langgestreckter Glaslaserstab, oder eine Faser, und eine zugehörige Blitzröhreneinrichtung vorgesehen sind· Sie verbesserte Laserstruktur wird praktisch durch eine Anordnung erreicht, die man sozusagen als eine unltäre Integrale, unabhängige und in sich abgeschlossene Strukturanordnung bezeichnen kann} bei dieser Anordnung wird ein dünner langgestreckter Stab, oder eine Faser, aus Laserglas bekannter Art und mit gewünschtem Brechungsindex und anderen optischen und physikalischen Eigenschaften verwendet und innerhalb eines Hauptkörperteils aufgenommen,

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das aus durchlässigem GIa* ausgewählter Art und eng zugeordnetem Brechungsindex in einer, solchen Weise ausgebildet 1st, daß es sich in intimem Kontakt im wesentlichen mit allen Seltenwandabschnitten des Stabes o. dgl. befindet; zugleich ist innerhalb des Glases dee Hauptkörperteils eine langgestreckte Bohrung vorgesehen, die sich Seite an Seite im wesentlichen parallel in naher Nachbarschaft mit dem Laserstab, oder der faser, befindet, so daß sie eine Blitalichtkammer für die Puaplichtquelle des Laseraggregates bildet· Zusätzlich ist das integral dünn und lang ausgebildete Aggregat aus Blitzlichtröhre und Laserstab an seiner Außenfläche alt einer hochgradig lichtreflektierenden ersten metallischen Schicht und, einer zweiten dickeren wärmeleitenden metallischen Schicht hoher Leitfähigkeit versehen. Die Querschnittsfläche des Hauptkörperteile wird so klein gehalten, wie es noch bequem in Übereinstimmung mit guter Ingenieurformgebung möglich ist, so daß nicht nur eine optisch eng gekoppelte Anordnung erhalten wird, sondern außerdem auch ein Hinlmum an Heilektionen des Lichtes der Blitzröhre, bevor das Licht das Laserglas betritt· Auf diese Weise erhält man ein· gute radiale Wärmeleitfähigkeit von der Blitslichtröhrenkamaer allein durch Glas und ein· tchntlle Wärmeabführung ron der Struktur* Selbst dl· form des Querschnitt·· dta 18rper· kann so gesteuert werden, daß eine besser· Seflektion d«s Blitiliohtröhrtnlichtes In Richtung ium Laserstab erfolgt. Da fernerhin der Laser-

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stab, oder die Faser, und das Material des Hauptkörpers beide Glas sind» kann das Aggregat relativ lang und dünn für besseren Betriebswirkungsgrad hergestellt werden. Es 1st auch möglich, das Material des Hauptkörpers mechanisch durch die metallischen ersten und zweiten Schichten oder Bedeckungen zu verstärken.

Die Erfindung betrifft daher ein einheitliches integrales dünnes langgestrecktes Lasersystem alt folgenden Eigenschäften: Es weist ein Hauptkörperteil auf, das aus für optische Energie einer vorbestimmten Pumpwellenlänge durchlässigem und einen bekannten Brechungsindex besitzendem Glas besteht; in dem Hauptkörperteil 1st ein langgestreckter Stab, oder eine Faser, aus Laserglas Bit eng angepaßtem Brechungsindex eingebettet und verläuft im Hauptkörperteil im wesentlichen von einem Ende sum anderen) dabei ist in dem Hauptkörperteil eine Bohrung ausgebildet und erstreckt sich über den größeren Teil der Länge des Hauptkörperteils in naher Nachbarschaft und im wesentlichen parallel zum Stab oder der Faaerj die Bohrung 1st an ihren beiden Enden geschlossen und enthält ein ionisierbares Gas} dabei 1st ein Elektrodenpaar durch das Hauptkörperteil getragen und erstreckt sich In die Bohrung nah· an den beiden Enden so, daß darin eine Blitzröhrenkammer ausgebildet ist} auf den äußeren Seltenwandabsohnitten des HauptkÖrper-

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teile ist eine Schicht aus hochgradig reflektierendem Ketallmaterial angeordnet und befindet sich mit diesem in intimen Kontakt« u» optische Pumpenergie, die in der Bohrung produziert wird., in Sichtung zum Lasers tab, oder der Fasert en reflektieren, während sie zugleich innerhalb der Struktur erzeugte Hitze schnell nach außen ableitet; dabei liefert dieses Lasersystem eine enge optische Kopplung und eine «irksame Anordnung zur Kühlung mit radialer Ableitung«

Gegenstand der Erfindung ist auch ein dünnes langgestrecktes einheitliches integrales Lasersystem mit elliptischer oder annähernd elliptischer Konfiguration des äußeren Querschnittes des Hauptkörper teils; dadurch wird eine wirksamere Konzentration der Pumplichtstrahlen auf den Laserstab oder auf die Faser erzeugt, während ein Minimum an interner Re flekt ion und eine wirksame Abführung bzw. Zerstreuung der Wärme erreicht wird, die während des Laserbetriebes erzeugt wird.

Nach der Erfindung ist ferner eine solche dünne langgestreckte eng gekoppelte Laserstruktur vorgesehen, bei der reflektionafähige Oherflächenbeschichtungen an den beiden Bndwänden des Laserstabes oder seines Paserabschnittes vorgesehen sind; dadurch wird ein optischer Besonanzhohlraum zwischen den bedeckten Endwandflächen

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ausgebildet, und ein Laserbetrieb ,kann mit einem wesentlich, reduzierten Aufwand an Einspeisungsenergie erhalten und kontinuierlich oder jedenfalls mit einer relativ schnellen Impulswiederholungsrate aufrechterhalten werden.

Haoh der Erfindung kann ferner auf der äußeren reflektionsfähigen ersten Schicht auf dem dünnen langgestreckten Hauptkörperteil der Laserstruktur oder des Systems in intimem Kontakt mit der ersten Schicht eine relativ dicke aweite metallische Schicht relativ hoher Wärmeleitfähigkeit so vorgesehen sein, daß ein wirksames Mittel für die Abführung der Wärme erhalten wird, die während des Betriebs im Laser sy s tem erzeugt wird*

Di e Erfindung wird im folgenden an Hand schemati scher Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen noch näher erläutert· Es zeigen:

Pig. 1 einen Längequerschnitt eines Laseraggregates bzw. einer Struktur gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische und teilweise gebrochen dargestellte Ansicht eines Teils der Struktur von Fig. 1 einschließlich eines Querschnittes im wesentlichen nach der Schnittlinie 2-2 von Fig. 1$

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Pig. 3 einen vergrößerten Querschnitt einer.modifizierten Äusführungsform der Erfindung; und

Fig. 4- einen abgebrochen dargestellten Querschnitt einer weiteren Modifikation der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Laseraggregat bzw» eine Laserkonstruktion 10 dargestellt, die sehr wenig Kasse, Baumbedarf und Gewicht hat und la wesentlichen ein dünnes langgestrecktes Hauptkörperteil 12 aus Glas mit solchen optischen und physikalischen Eigenschaften aufweist, daß es mit dem weiterhin verwendeten Laserglas verträglich und für die optische Energie wenigstens bestimmter vorgewählter fumpwellenlängen durchlässig ist, die erforderlich sind, um von der Seite pumpen und Energie an das verwendete Laserglas übertragen zu können.

Innerhalb dieses feiles 12 erstreckt sich durch die ganze Länge ein Stab, oder eine Faser, 14» aus Laserglas bekannter Art, wobei als Laserglas ein Barium-Kron-Glas mit Zusatz von dreiwertigem Neodja, ein Laserglas mit Zusatz von Erbium* Ytterbium-Neodym, ein Laserglas mit Zusatz von Ytterblum-KTeodym ο.dgl. mit vorbestimmtem Brechungsindexwert Verwendung finden kann. Man beachte, daß der Wert dos Brechungsindex·· des Glase· dta Hauptkörperteile 12 sorgfältig la Verhältnis zum zugleich Verwendung findenden Laser-

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glas bestimmt und kontrolliert werden muß, so daß eine Grenzfläche 13 zwischen des: Laserglas und dem Hauptkörperteil eine Brechungsindexdifferenz mit gewünschtem Wert hat«

In manchen Fällen wird der Brechungsindex des Laserglases wesentlich größer sein als der für das Hauptkörperteil erwünschte Brechungsindex, wobei dann das Hauptkörperteil als Auflagematerial für den Laser stab dient. Das ist dann der Fall, wenn die Wahl der Betriebsschwingung und der Ausbreitungsbedingungen keine wesentlichen Faktoren sind. Mir andere Zwecke kann es jedoch manchmal vorzuziehen sein, wenn das Auflageglas nur einen wenig kleineren Brechungsindexwert als das Laserglas hat, um innerhalb des Laseratabes einen SchwingungsausbreitungsBustand niedriger Ordnung su erhalten« In solchen Fällen werden nur Schwingungszustände niedriger Ordnung weitergeleitet· Kau kann sehr leicht eine Brechung ßlndexdi fieren* zwischen Kern und Auflage von nur ein bis zwei Promille erhalten, und die Strahlverbreiterung des Lasers oder der Faser kann auf nicht mehr als 3° oder einen ähnlichen Wert begrenzt werden. Vie auch noch beschrieben werden wird, kann zu anderen Zeiten und für andere Zwecke ein ein wenig größerer Brechungsindexwert de· Auflagematerials gegenüber dem Laserglas erwünscht und vorgesehen sein«

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Innerhalb dee HauptkSrperteil* 12 ist außerdem mit Eretreckung in Längsrichtung eine hohlaylinderartige Bohrung 16 vorgesehen, die des Laseret&b oder der ?aser 14 nahe benachbart ist und sieh im wesentlichen Seite mn Seite ait diese» bsw. dieser parallel er et reckt. Die Bonrang 16 ist Bit einer hochgradig polierten, zylindrisch geformten Innenfläche 16' Tersehen und an ihren beiden Enden durch geeignete Kittel so abgeschlossen, daß sie eine gasdichte K-asaer 13 bildet, innerhalb derer ein ionisierbares Sas, wie Xenon, Argon, Helium o. dgl·, oder eine uasBischung, enthalten ist«

Sie Enden der Bohrung 16 to geseigten Aueführungsform sind durch Elektroden 20 und 22 abgeschlossen, die *·^η die Bohrung hineinrsrlaufen und darin starr mitt eis ^eines Epoxyieeentee 24 ο. dgl· befestigt sind« Vor dem Einsetzen der Elektroden werden die beiden Endflächen 12a und 12b des Hauptkörperteils und des Laserstabes, oder der Faser, poliert, und auf diesen polierten Endoberflächen wird eine Abdeckung oder Beschichtung 25 und 27, bzw. ein derertiges Paar, je nach Vunsch angeordnet.

Bei einer Konstruktion kSnnen diese in bekannter tfeise aus hochgradig reflektierendem Metallmaterial ausgebildet sein, oder aber aus dichroitischea bxw. zweifarbl-

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ge» Material, das gegenüber der optischen Energie bei ■bestimmter vorgewählter Laseremiesionswellenlänge oder derartigen Wellenlängen hochgradig reflektierend ist« BAe ist dann der fall, wenn ein optischer fieeonanehohlraum für Laser-Lichter*eugungeavecke o. dgl* erwünscht ist· In solchen Fällen ist natürlich wenigstens eine der Schichten oder Abdeckungen so ausgebildet, daß ein kleiner Prozentsati Durchlässigkeit möglich 1st, so daß optische Energie der ausgewählten Emiseionawellenlange nach außen durch, die Beschichtung oder Abdeckung hindurohgelangen kann, vie es durch den Pfeil 29 angezeigt ist«

In leicht abgeänderten Laseranordnungen, wie bei der bistabilen Laser-Konstruktion gemlß der deutschen £oester~ Anmeldung A 4-9 483 vom 15. Juni 1965, ia Laserapparat »it eolarlsierbarem Absorber gemäß der deutschen ahiner-Anmeldung A 53 972 το» 31· Oktober 1966 und auch bei, der Lasur-Konstruktion »it Q-Schaltung ge»tS des U.S.A,-Patentes von roester Ir« 3 281 712, das am 25* Oktober 1966 erteilt wurdet kann eine der hochgradig reflektierenden fliehen oder können beide mit Abstand ausgerichtet und riehtig orientiert gegenüber de» Bfcd* oder den Enden des Laserstsbes oder der ?aser angeordnet werden. Dabei ist «s möglich, geeignete filter oder mechanische Mittel «wischen eine» sol@nen »it Abstand angeordneten Reflektor und den liöKÄciibärfce/s. Enden des Lasertelles

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Wenn die Laieratruktur ron fig* 1 f@b? kiingeiiwecke Verwendung finden soll, können die tnagen 25 umd 2? anstatt in bekannter Weise durch eine Vielfachbβschichtung niedriger Reflektion to Ausgebildet werden, daiS beispielsweise ein Lichtsignal durch ein Sode de» Laser-Stabes oder der faser wirksam hineingericiitei; werde» tind d*e reratlrkte Lexerlichteignaa leicht durch dft· andere Ende nach, außen gelangen kana. Zur »elben SSeIt kann an die* sen Endflächen was ein Hiniau» interner LichtrefleSctionen entetehen 5 derartige Lichtreflektionen würden gonet »u einer des erreiohbaren Yeretirkungaeradee führen,

In einer der Elektroden 20 ist gemäß flg. 1 fi& Lingeduxchgeag 26 auegflbildet, der mit dem Inntnraum 18 der Bohrung 16 direch eine lohmale öeitenöffnong 26a la Verbindung »teht. Auf diese Welse kaan man die lammer 18 anaohließend an das Einsemtntierem der Elektroden oder an einen anderen entspreokenden Torgaag warn Anbringen der Elektroden an ihrem Plats dlesea Durchgang erakuieren, wahrend dabei eine Bei«

migang mittel» hoohlnteseiTer elektrischer Sntlad;ing swlsonen den laden der sit Asstsmd asfeordneten Elektroden 20 und 22 vird· AneeaiieAend wird lemon oder ein anderes QmB oder »eartrt dieser Oase in die Kammer 18 !»raneÄseiÄießead der DurohlaB 26 dient afege·* vird» iadi» man teeispitlsweise deren Seitenwinde

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dickt; einsieht und gegebenenfalls ait eine* Spoxyaemaat abdichtet _t wie «β bei 28 und 28a angedeutet ist« Diese Elektroden können aus Eupferrohr gebildet geln, welehes •ine gate Wärmeleitfähigkeit hat, und können an Ihren la« neren Buden sit Wolframkappea 53a und 53fc bei Bedarf sug*~ spltst sein, ao dafl sie besser der Hi ta β und wasrem B·- triebebedingangen wider et ahtn, wahrend der kontinui erliefet oder mit einer honen Wiaderholungarata erfolgende I»pul*- betrleb der Vorrichtung stattfindet· Ber Beine sack kann eine friggerong der BIit»lichtröhre über eine der Hektroden Torgenommen werden·

In ?ig. 2 kann man erkennen, daß auf den äuSaren, aoongra* dig polierten Seitenvandabsennltten 1Sc des dännen iangge* streckten Hauptkörptrteile 12 eine erste Besektohtnmg oder Abdeckung 30 aus hochgradig reflektierendem Hetallmaterial₉ Torsugeweise Silber_t angeordnet ist, da Silber Im manea Infrarotteil des Spektrums bessere Llohtreflektlonsflnickeit hat als andere Metall*, wie Aluminium, und auf der Außenfläche der Schicht oder Abdeekung 30 ist eine etwas schwerere metallisohe sweite Abdeckung oder Sohloht 52 aus hochgradig hltseleltendem Haterlal, «le Kupfer o· dgl«, niedergeaohlagen.

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In Fig. 2 erkennt asm einen Querschnitt einer be-rorsttgten Form einer dünnen langgestreckten einheitlichen integralen Struktur, bei der eine ziemlich enge optische Kopplung »wi schen BliteliohtrShrenfcaiBmer 13 und dem Laser»tab oder Oat Faser« die nahe einander benachbart; sind, erreicht wird« Eine betriebsfähige Größe für ein Laseraggregat dieser Art für kontinuierlichen oder schnellen Impulsbetrieb mit Iiaserfaeer und hohem Betriebswirkungagrad mit guter radialer Hitzeabführung kann etwa bei Längen von 25_t4 cm o. dgl· liegen, und der Durchmesser des Laeerstabes b*w« seines' Faser ab schnitte a kann etwa bei einem Willimeter liegen· Sie Bohrung für die SlitslichtrShre kann etwa 2 Millimeter Durchmesser haben«

Wenn man bei einer solchen Konstruktion Yier-Siraau-Laserglas mit dreiwertigem tfeodym benutzt* ist ohne Tlüssigkeitskühlung bei Raumtemperatur ein Laserbetrieb möglich, bei dem bei einer Wellenlänge von 1.06 Mikron ein Laserausgangs signal 10 Watt in einem 30 flillijoul«-lmpuls hat« wenn, eine Impulsfolge Ton 10 Impulsen pro Sekunde für eine längere Betriebsseit vorgesehen ist· Oberhalb des Schwellwertes erhält man in diesem Yl8r-2fiYe*u~8y»t«i hohen Wirkungsgrad mit niedriger Beflektion am End· und kansequenterweise relativ hoher YerstärkuMg« da «in lan-

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ger Laser stab oder eine entsprechende Jtaser die Hotwen-. digkeit kleinerer Verstärkung pro Längeneinheit und dement eprechend kleinerer Inversion pro Einheitsvolumen ergibt und auBerdem derartige lange Stäbe auch leichter schnell zu kühlen sind« Man kann jedoch auch mit anderen Mmeasionierungswerten gute Resultate erreichen.

Bei einer solchen Anordnung ist das Laserglas in intimem Kontakt mit dem Glas, das das Hauptkörperteil bildet, und dessen Yolumen hält man so klein» wie es bequem möglich ist* Venn demnach das Licht nach Verlassen das Inneren des Blitzlichtrohres hauptsächlich durch Glas wandert (statt durch eine Kombination von GIaS₁ dann Luft« und dann wieder Glas wie früher)« ist die folge, daß da» Licht schneller auf das Laserglas trifft und absorbiert wird· Die Verhältnisse liegen damit andere als sonst» wo das Licht eine vorgesogene Zeitspanne lang um di· Innenseite der Struktur prasseln kann und unerwünschten fieXlekt ions verlust en am Silber bei jedea Auftreffen am umgebenden Heflektor und auBerdem hohen thermischen Gren*fläch»mrtrluflten ausgesetzt i£» AuStrdam kann man aach dsr Erfindung eine schnellere Abführung von Wärm· erreichen*

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Die metallischen Beeciiiolitamgen auf der Auflenaei be des Hauptkörperteile tragen nicht nua? zur Abführung der wäarend des Betriebs der Vorrichtung erzeugten Warme bei» sondern verleihen dieser relativ dünnen langen und sonst zerbrechlich erscheinenden Struktur zusätzlich mechanische Festigkeit. Daa Silber der ersten Heflektionsoe-Bchiehtung wird an seiner Außenseite duroh die schwere σweite darauf befindliehe Kupf erbesoMchtung geschützt. Venn fernerhin das Hauptkörperteil 12 au» Glas mit Ultraviolett-Abaorption gebildet ist, wird dadurch auch die Innenfläche der Sirberbeechlchtuag geso&ütst.

Gemäß Fig. 3 kann das Hauptkörperteil 12' in seiner Gestaltung des Außenquer schnitt es so kontrolliert werden, daß eine Ellipse oder aodiflsi«rt« Ellipse geformt wird, bei der der I>a*erstab oder dl· Faser 14' nahe dem einen Brennpunkt der Ellipse und die Blitftliohtkammer 18 ■ nahe dem anderen Brennpunkt der Ellipse angeordnet ist. Auf diese Weise erhält »an eine räumliehe Anordnung, bei der ein noch wirksamerer Eapfang dt* Lichtes gewährleistet ist« da* von den verschiedenen Teilen dtr aus Silber bestehenden ersttn Beschichtung der Außenfläche des Hauptkörperttils reflektiert wird. Sie »weit« Kupferbeeohichtung igt bei 32' dargestellt. Außtrdea kann* vit dargsstelltt ein· KebrisM τοη radiel T«rlauf*Äd#n Eühlrippta 53 *us Kttall guter V&wteititflidgksit dsuxah V»ioh- odtr Hart-

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loten ο, dgl. auf der Außenfläche der Schicht 32' fest verbunden sein· Die SOrmgebung kann dabei ab sennit ts~ weise erfolgen, so daß ein passender transversaler Verlauf längs der Struktur gegeben ist, oder die lippen können geradlinig in einer solchen Weise angeordnet sein, daß sie in Längsrichtung der Struktur verlauf ent Hippen der letzteren Art sind bei 40 dargestellt· Demzufolge werden dadurch zusätzliche Aaißenfläehenbereich© zum Abfuhren von Hitze von der Lasersfcruktur geschaffen· Wenn manchmal ein noch größerer Kühlungseffekt für die Struktur oder das Aggregat gewünscht wird, ist es auch möglich, einen äußeren zweiteiligen UmsshließttS&smantel« wie er bei 42 angezeigt ist, vorzusehen* der sich über den größeren Seil der Länge der Struktur erstreckt und durch den ein Kühlmittel, wie Luft oder Wasser, gepumpt werden kann·

Der Laserstab bzw. die Faser des Aggregates gemäß der Erfindung kann für manche Zwecke mit einem Glas spezieller Art und kontrollierter Sicke so belegt sein, daß diese Belegung zwischen dem Lasermaterial und de» Glas de« umgsbendan Hauptkörperteile angeordnet ist. Sine derartig« Anordnung ist in Fig. 4 gezeigt, wo eine Zwischeafeelsguag aus Spezialgas mit 44 bezeichnet ist· Wie man eitht, i*t das Glas dieses feiles 44 in iatises Kontakt sowohl mit dem Glas des lauptkSrptrteiXe 12· und d«& X.&ß®rstab 14* ·

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Das Laserglas des feiles 14" kanu beispielsweise aus Barium-Kron-Glas mit Zusatz von dreiwertigem Heodym hergestellt sein, das bereits erwähnt wurde, und kann darm einen relativ hohen vorbestimmten Brechungsindex haben· Das Belegungsglas 44 kann auch sättigungsfähiges Glas mit Abscrberzusatz mit nur sehr wenig höherem Brechungeindex haben und kann einen Zusatz der Art besitzen, der in der deutschen Snitzer-Anmeldung A 49 484 vom 1$. Juni 1965 beschrieben ist. In dieser Anmeldung sind folgende zweiwertige Beigabeionen in dem Mutterglas erwähntJ - Nickel, Kobalt, Kupfer und Eisen -j ferner sind die folgenden dreiwertigen Zugabeionen im Glas: — Vanadium, Samarium, Dysprosium, Praseodym, Europium., Terbium, Holmium, Gadolinium und !Thulium erwähnt, und auch die dreiwertigen Zugabeionen von Uran. Das Hauptkörperteil kann aus Glas mit etwas niedrigerem Brechungsindex gebildet seih, und zwar klarem Glas oder einem Ultraviolett absorbierenden Glas, wie es früher erwähnt wurde.

In der deutschen Koester-Anmeldung A 46 719 VIIIo/21g_f55 vom 29. Juli 1964 ist eine Laeerstruktur beschrieben» bei der absorbierende Glasauflagen verwendet sind, die nicht notwendigerweise sättigungsfähige Absorber sind· Dtrartige absorbierende Glasauflagen, einschließlich Samarium- und Dysprosium-Gläsern und Gläsern mit zweiwertigem Ε1β·η,

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dienen dem nÖ. tauchen Zweck, nickt axiale Laseremission zu absorbieren und dadurch die zulässige Beeetzungeinversion der Ij&serstruktur zu erhöhen»

Man erhält «war die wirksamste Bet riebe anordnung der Laserstruktur» wenn dft« hochgradig reflektierende wärmeleitend· Material in innigem Kontakt mit den Seitenwandabschnitten des HauptkSrperteils 12, 12* oder 12" steht f es ist äedoea auch Manchmal mSglich, anstelle dessen eine Umgebungsschicht aus solchem Material, tu verwenden, das in Festeits an den Seitenwandabsehnitten des Eauptkörperteils angeordnet ist} auch dann erhält man noch verbesserte Resultate. Natürlich kann dann auf Wunsch die »weite Schicht 32 oder 32 * um diese erste Schicht herum angeordnet werden·

wie vorher dargelegt, das Volumen das Hauptkörperteils auf ein Hinimum gegenüber dar Abmessung ton Stab und verwendeter Bohrung gehalten wird, folgt daraus, da£ die Querscnnittsflach· des Glases des Hauptkörperttils so klein, wie nur irgend möglieh« relativ su d#n Querschnitt sf lachen des «ugtordneten Laserβtabββ uad dtr zugeordneten Bohrung gehalten wird, und ein Verhältnis von einer so kleinen Sröße wie 5 «u 1 und selbst von 2 ία 1 ist möglich» ' - . '- p,:r —

Patente

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Claims (1)

1. \ werden ί

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   1. Laeeretruktur (10) »it tiiaem ÄiiBZi*n

   ttaHauptkSrperteil (12) «tte αϊ««, w*leht» für di* opti-Energie «£&e«

   let, uad

   (14) «ή« 0Im₁ weloli*» eis·* laetra&ti- «atlillt, glatte tnw, tlaiüce

   uad Iaftt7iuu.li d** H«uptlörp*rt«il» (12) so a»f«OTd««t ist ι d*ft «tlttt itltd»if*3ad*b«iilixdtt· ait di«i·» über dl· Χίβϋβ« 4#β lauptkiaff *rt#ile (12) ia optieofe« lontaltt »lad, wo^tl dlt Briohaag»l«d»ya des Gl«se« des H*uytk5rp*rt«ili (It) «Hd d»e £L*ae« der Laserkoaponenso nüiasjftder f«tttg«^tft eiiid, dafi eit geaeintut

   «la· öreaeflieii· (19) alt ^orb*etl«Mter Diff treae de* Is-töiäua^sind«·· )»«»it*en_t daduroii s t « k β a a * « ί #. It & · tf am* la IHMptWrpert*!! (12) tia«

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   gasdienten Sammer (18) afegeselilossen lit, die mit «in«* ionisierfcarem @as gefüllt int, daS »in (20, 22) durcfc. das Bauptk&pperteil (12) in der-Ifaesfcarsehaft tob denen beiden lnden (1£a_f 12b) getragen 1st und sien In Sie Bohrung (16) erstreckt* SaS «ä den den End a der Laetrkoaponeat;® optlenh. f«in baw, fein ee»chliffene Oberflächen. Törgeiehen simd, mud d*fl eine relmtir dünne Söhiclit mm hociigrftdig refltkti«- 3?*ndee wÄrmeleitende» Materiftl (30) d»* H&uptlt5rper-&eil (12) über den gröSeren feil «tine? L䣫e üÄfaßt iind alt feeteiti an dessen Seit#nw*nÄ*feseimiti;«ii (1£c)

   2. Laser et ruktur nfioii Anspruöii I₉ dad'oröii. g β k # η s e i e η η e t_t d*JS die dünn» Sahicht (30) «ui reflektierende» viraeleitende» Materiel in intimem Keatafet mit den Seitemrandabioniiitten (12«) de* HauptkÖrperteils (12) angeordnet ist.

   5· Laser struktur aftch Asmpruoh 1 oder g₉ d**arek g»· kenn^eieitnet» dat mit noeagrmdif reflaktiaseaden Kitteln (25* 21), weXwÄe auf vemigatem* einer Α·τ fe*I* dem mdfl&enen der Lastskemponente angeordmet »tad, ·£& die Laterkomponente einitililieftende^ gesonaffen ist«

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   Laierstruktur nach eine» der Aneprüche 1 bie 3»

   g β k e η η it β ic h a * t, daß dl« totale Qu#reohnitti:iäohe dea Glaae« dee Hauptkörperteile (12) im weeentliclien *u eine» Minimum im Vergleich, mit den Querschnittfl&chen der tomMa*tion «us Boiiruiig (16) waä. Lmfierkoaponente (14) reduBi«rt iit»

   5* Laaeratriilctur n»ch eine» dar Anspräche 1 feie 3, dmdurcii g β k e η a % eic h. η β t, daß die total« Querecianittflache des Slaeea de· Hauptkörperteile (12) kleiner als d&B Breif aohe der kombinierten t^uerschaittflache ftii.« Bohru;^ (16) iaM La«#rkomponente (14>) let*

   6· liejieretröktar nach ein·* der Anepriiohe 1 Me 5, dädmrök g β k e a η * e 1 c k& e t, daS d«e Hauptkörpertell Im weeentliehen in »Ilen «einen Querschnitten die Qeetalt einer Sllipie hat«

   7, Laeeretruktur nacn einea der Anaprüciie 1 bie 6, dadurch g * k ensi eichni t, daß eine sweite Schicht (52) au« wärmeleitendem Material rorgeeehen let, welche eine gröÄer* Dicke al» die erate Schicht (30) hat, ua die AuSenfliehe der er»ten Schicht (JO) über den gröB-ten Teil Ton deren LSnfe angeordnet let waA eich mit die* jeer in intimem Kontakt befindet.

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   8. lAser struktur n&eh eine» der Ansprüche 1 bis 7»

   dftdurch g«kta&tel0liaet, daß die poneate au* «ines Kern (14*) des LaserglsLeea ist, welches einen lass rf älilg en 2tes*ts enthält, und daß dieser Kern τοη einer Slastmflaee (44) ximgebea ist« welche «tnan la*erliclit«.l5eortderendeÄ Susat» entbllt.

   L*««rstruktur naoh einem der Aosprlöhe 1 bii 3, kenas ei ebnet, daS eiae Wehrsahl (38) an der AuEenfläciie der »weites Schicht; (32) ta Kiifttslct; ait dieser atigGO.rdo.et ist lind »icJii tob -dieser ScMoht meh «:oii*n &1j@ Kiiisl«Lixr-iehtuj5« der Laeer-

   10« Lcserstr^iM^^ mmtM eiaes der Ansp2?äeiie 1 Ms 9 t omAxüxsii g e k e a s s el © -Ji a « t» 4ai sie eime Waad (42) »mfweist, die eine Mefcrsslil τοη Metalirippem 1»sw· (JS) se i»gil»t₉ d*fi »la* Eelirsalil toä fiiii-

   ea für al» bei Betrieb der Iiaserstraktur vmlmufesi·« Kühlmittel gebildet ist«

   BAD

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