DE1614819A1 - Optischer Gaslaser mit inneren Reflektoren - Google Patents

Description

Patentanwalt _Q MpL Ph^ Dr. Walther iJunius 1614813

fHmbovt,tim _{Λ T} . _crt

1. Juni 1967

Dr.J/Ha.

Meine Akte: 1316

TESIA, n&rodnl podnik, Praha. HloubStln, PodSbradska

Optischer Gaslaser mit inneren Reflektoren.

Die Gaslaser, wie zum Beispiel Helium-, Neon- und Argonlaser und dergleichen Verstärker, bestehen in den meisten Fällen aus einer Entladungsröhre, in welcher das Grasmedium erregt wird, und aus einem optischen Resonator. Die Entladungsröhre ist gewöhnlich mit schiefen, sogenannten Brewster-Fensterchen an ihrem Ende versehen, welche es ermöglichen, die Reflexionsverluste auf ein Minimum herabzusetzen. Der optische Resonator wird entweder durch zwei Spiegel oder durch hochreflexive optische Systeme (wie z.B. ein Prisma) und durch ein mechanisches Stützsystem gebildet, welches ihre konstante Lage sichert und gleichzeitig die gegenseitige Einstellung der Spiegellage und der Entladungsröhre ermöglicht.

Um di@ Verluste des optischen Resonators auf ein Minimum herabzusetzen, wird manchmal ©in Laser ait inneren Spiegeln angewendet» B®± d®a m©ist©n bisherigen Konstruktionen von. diesem ±$t aer optische Resonator durch ©in äuseeres

meöhiiuaisQh© Üb@reetzung ing lfakuum₉ Sie

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genauen Einstellung der Spiegel notwendig ist, wird mit Hilfe von gewellten Balgen verwirklicht. Die Entladungsröhre ist durch eine Röhre aus Glas oder geschmolzenem Quarz gebildet.

Bei einer anderen Laeerkonstruktion, die in der Fig. 1 dargestellt ist, ist das Stützsystem des Resonators durch eine starkwandige Isolierungeröhre 1 gebildet, welche an ihren Enden präzis eingeschliffene Flansche 4 und 5 hat. Die Spiegel 2,3 sind vakuumdicht an den Flanschen 4,5 befestigt und ihre Einstellung ist durch die gegenseitige Orientierung der Flansche gegeben.

Dieses System ist sehr kompakt, jedoch vom Standpunkt der Vakuumbearbeitung technologisch sehr anspruchsvoll. Ausserdem ist es nicht möglich, Im Laufe des Betriebes die Spiegel umzustimmen mit dem Ziel, die Modstruktur des Ausgangsbündels des Lasers zu ändern. Aue thermischen Gründen ist es erforderlich, ale Ieollerungsmaterial geschmolzenen Quarz oder anderes thermisch widerstandsfähiges Material anzuwenden, das bei Vakuumverbindungen Schwierigkeiten verursacht und schwierig zu bearbeiten ist».

Die Erfindung vermeidet diese liachtelle. Die Erfindung schafft ein· ©ehr einfache und dabei sehr kompakte Bauform für einen Laser, bei welchem die Entladungsröhre thermisch getrennt τρη den optischen Systemen und τοη dem evakuiertem Get&B, jedoch . von diesem angeordnet ist. „

■ · ' -BADORIGiNAL

Der optischeGaslaser oder Verstärker nit inneren Spiegeln nach -dieser Erfindung ist durch einen evakuierten Zylinder gebildet, welcher gleichzeitig ale Stützeyetem des optischen Resonators dient, während die Erregung des aktiven Mediums inwendig in einer Entladungsröhre verläuft, welche sich innerhalb des evakuierten Zylinders befindet« Der Durchmesser der Entladungsröhre wird mit Rücksicht auT die angewendete Grasfüllung und die generierte Wellenlänge gewählt. Der Raum zwischen dem evakuierten Zylinder und der Entladungsröhre*ist mittels einer Scheidewand geteilt, die es sichereteilt, daß die elektrische Entladung in aem inneren Teil der Entladungsröhre verläuft. Je nach der angewendeten Art und Weise der Erregung durch Gleichstrom*- oder Hochfrequenzstromentladung werden.entweder innere oder ausε ere Elektroden angewendet.

Die Erfindung ist an einem Aueführungsbeispiel des Gaslasere nach dieser Erfindung, der in Pig. 2 dargestellt ist, näher erläutert. Der Laser ist durch ein evakuiertes Gefäß 6 (hier von zylindrischer Form) aus Glas oder anderem Isoliermaterial und einer inneren Entladungsrb'hre 7 gebildet, welche den Raum umhüllt, in dem es infolge der Zusammenstöße der Elektronen mit Atomen oder Molekülen des aktiven Gases zur Erregung der entsprechenden Energiezust&nde kommt. Die.Röhre 7 ist mit der Umhüllung 6 mittels einer Scheidewand verbunden, welöh· es verhindert, daß die elektrische Entladung ausserhalV dee inne ren Teil«e der Röhre 7 zustande käme, und welche gleicnctitlg etütieyitem der Eöhre bildet. HIe Seht idewand wird g. B.

durch den Hals θ des verlängerten Teile6 der Entladungsröhre oder zumindest durch einen Ring 9 gebildet. Das evakuierte Gefäß 6' iet an den entgegengesetzten Enden mit den Systemen 10 und 11 verbunden, in welchen die Spiegel 12,13 oder andere Reflektoren des optischen Resonators festgehalten werden. Das Ausgangsbündel des Lasers geht durch die halbdurchlässigen Spiegel oder mindestens durch einen von ihnen durch und kommt durch die Ausgangefensterchen 14 und 15 heraus. Die Mechanismen 16 und 17 dienen zur Einstellung der Lage der Spiegel. In dem Ausführungsbeiepiel wird die Erregung mittels einer Gleichstromentladung zwischen den Elektroden 18 und 19 zustande gebracht. Durch die Anwendung der Systeme 10 und 11 der Konstruktion kann die Einstellung der Spiegel entweder vor dem vakuumdichten Abschließen des Vakuumgefäßes 6 oder auch nachträglich,, zum Btiepiel auch während des Betriebes, durchgeführt werden, wobei dann eine von au&sen durchgeführte Art der Einstellung angewendet wird. Die Wellenlänge der generierten Laserfrequenz ist durch die angewendete Gasfüllung und durch die selektiven Eigenschaften der Spiegel gegeben. Die Konfiguration und die Modatruktur dea Bündele hängt von der geometrischen Anordnung und ihrer Einstellung ab.

Der Laser mit den inneren Spiegeln nach der Erfindung iet von kompakter Bauform. Im Vergleich mit ähnlichen bisher bekannten l^pen der Laser mit einstellbaren Spiegeln ist er leichter, ist auch leicht übertragbar und kann unter schwierigen klimatischen Betiagungen operativ eingesetzt werden, wie «.B. in elnar Omgesung alt groBea Stautinhalt, bzw. in feuchter um-

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gebung, auch in nichtaggressiven Flüssigkeiten. Der relativ große Inhalt des Vakuumgefäßes-6 des Lasers stellt einen Graereeervoir dar und sichert eine höhere lebensdauer des Lasers. Der JVerlauf der Entladungsbahn schafft durch die geometrische Anordnung zwischen den Elektroden Bedingungen zur Unterdrückung von Unstabilitäten der Entladung und dadurch auch von Unstabilitäten der Ausgangsleistung des Lasers, welche bei den bisherigen Anordnungen durch das Vorkommen von beweglichen Schichten und durch die Neigung zu Relaxationen hervorgerufen werden.

Der Gaslaser nach dieser Erfindung dient als Quelle monochromatischer, koherent hochgerichteter Lichtstrahlung und ist für optische, mechanische, geodetische und andere physikalische Messungen (wie z.B. der Interferenzen) bestimmt, wo kleine Abmessungen des Meßgerätes, klimatische Widerstandsfähigkeit, günstige" Übertragungsmöglichkeit und ähnliche Eigenschaften erwünscht sind, die den Laser entweder als Grund- oder als Hilfseinrichtung gut verwendbar sein lassen.

Claims (1)

Patentanspruches

1. Optischer Gaslaser mit inneren Reflektoren, der durch einen evakuierten Zylinder gebildet ist, an aessen entgegengesetzten Enden Systeme befestigt sind, welche die Reflektoren des optischen Resonators und die Ausgangsfensterchen enthalten,

dadurch gekennzeichnet,

daß im Inneren des evakuierten Zylinders (6) eine die Entladung aufnehmende Röhre (7) befestigt ist, die zumindest an einer Stelle ihres äusseren Umfanges eine Scheidewand (8,9) aufweist, welche den Raum zwischen der Entladungsröhre (7) und dem evakuierten Zylinder (6) zur Verhinderung einer Entladung in diesem Raum ausfüllt.

2« Optischer Gaslaser nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Scheidewand durch den Hals (8) des verlängerten Teiles der Entladungeröhre (7) gebildet ist.

3· Optischer Gaslaser nach Anspruch. 1, .

dadurch gekennzeichnet,

daß die Scheidewand zumindest durch einen Ring (9) gebildet ist, Bit welchem die Entladungsröhre (7) an dem evakuierten Zylinder (6) befestigt ist.

-tr -ü

003852/1761