DE1921145B2 - Device for generating stimulated infrared emission,! Raser, with a wavelength of about 10.6 µm by means of an electrical discharge in a gas mixture partially consisting of carbonic acid gas - Google Patents

Device for generating stimulated infrared emission,! Raser, with a wavelength of about 10.6 µm by means of an electrical discharge in a gas mixture partially consisting of carbonic acid gas

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Description

Die Erfindung betriff eine Vorrichtung zum Erzeugen von stimulierter lnfrarotemission mit einer Wellenlänge von etwa 10,6 μπι, welche eine einige Meter lange abgeschlossene Entladungsröhre enthält, die nahe den Enden der Entladungsröhre als Auskupplungsfenster und Reflektor eine planparallele etwa 2 mm dicke Germaniumplatte und am anderen Ende einen Hohlspiegel und weiter Mittel zur Aufrechterhaltung einer elektrischen Entladung mit einer Stromdichte über 15 mA/cm2 in der Entladungsröhre enthält, welche mit einem Gasgemisch bestehend aus Kohlesäuregas, Stickstoff, Helium und Wasserdampf mit einem Druck von 0,2 bis 0,4 Torr gefüllt istThe invention relates to a device for generating stimulated infrared emission with a wavelength of about 10.6 μm, which contains a discharge tube that is a few meters long and has a plane-parallel about 2 mm thick germanium plate near the ends of the discharge tube as a decoupling window and reflector and at the other end a concave mirror and further means for maintaining an electrical discharge with a current density above 15 mA / cm 2 in the discharge tube, which is filled with a gas mixture consisting of carbonic acid gas, nitrogen, helium and water vapor at a pressure of 0.2 to 0.4 Torr is

Unter einer Länge von einigen Metern ist in diesem Zusammenhang etwa anderthalb Meter oder mehr zu verstehen.In this context, under a length of a few meters is about one and a half meters or more to understand.

Vorrichtungen der obenbeschriebenen Art sind bereits bekannt; vgl. Philips Technische Rundschau, 28. Jg, (1967), Nr. 7, S. 191 -201. Infolge der Auskopplung über die planparallele Germaniumplatte tritt nur eine einzige Infrarotlinie auf, die durch die auf den Vibrationsübergang im Kohlensäuremolekül bezogenen Rotationsniveau bestimmt wird. Infolge der vorhandenen Germaniumplatte, die nicht nur als Auskoppelfenster sondern auch als Reflektor wirksam ist, liegen die Frequenzen, für welche die Reflexion maximal ist, etwa 2 · 1010Hz auseinander. Die Linien an der Nähe von 10,6 μίτι liegen jedoch etwa 5,5 · 1010 Hz auseinander. Dadurch können mehrere Linien im allgemeinen nicht gleichzeitig auftreten.Devices of the type described above are already known; See Philips Technische Rundschau, Vol. 28, (1967), No. 7, pp. 191-201. As a result of the coupling out via the plane-parallel germanium plate, only a single infrared line occurs, which is determined by the level of rotation related to the vibration transition in the carbonic acid molecule. As a result of the existing germanium plate, which is effective not only as a coupling-out window but also as a reflector, the frequencies for which the reflection is maximum are about 2 · 10 10 Hz apart. However, the lines at the vicinity of 10.6 μίτι are about 5.5 · 10 10 Hz apart. As a result, several lines can generally not appear at the same time.

Eine der wichtigsten Anwendungsmöglichkeiten dieser Iraser besteht im Schneiden dünner Schichten, beispielsweise Kohlenschichter auf Widerstandskörpern. Dabei tritt der Nachteil auf, daß die Intensität der fokussieren Strahlung in vielen Fällen dennoch nicht ausreicht So ist für einen !raser mit einer Länge von 1,5 m, einem Durchmesser von 20 mm und einer Strahlungsdauerleistung von 60 W der Brennflecken nach Fokussierung mit einer Linse mit einer Brennweite von 50 mm, 6 χ \0~2 mm2 groß und die Strahlungsintensität 0,1 MW/cm2.One of the most important uses of this Iraser is cutting thin layers, for example layers of carbon on resistor bodies. This has the disadvantage that the intensity of the focused radiation is still not sufficient in many cases Lens with a focal length of 50 mm, 6 χ \ 0 ~ 2 mm 2 in size and the radiation intensity 0.1 MW / cm 2 .

Der große Brennflecken ist die Folge der Tatsache, daß der Iraser in Multi-Modusschwingung arbeitet; außer dem einen möglichen reinen Longitudinalmodus treten gleichzeitig oder abwechselnd mehrere transversale und radiale Moden auf, die alle dieselbe longitudinale Modenzahl haben. Das Modenmuster ist dann im Brennflecken dargestelltThe large focal point is the result of the fact that the Iraser operates in multi-mode oscillation; in addition to the one possible pure longitudinal mode, several transversal modes occur simultaneously or alternately and radial modes all of which have the same longitudinal mode number. The fashion pattern is then shown in the focal point

Aus dem »Elektro-Anzeiger«, 20.Jg. (1967), Nr. 19, S. 334—398, ist ein Multimoden-Diirchfluß-Laser-.System bekannt, bei dem mit einem Rohrdurchmesser in der Größenordnung von 0,5 cm eine wirksame Unterdrückung höherer transversaler Moden ermöglicht wird.From the »Elektro-Anzeiger«, 20.Jg. (1967), No. 19, Pp. 334-398, is a multimode flow laser system known, in which with a pipe diameter of the order of 0.5 cm an effective suppression higher transverse modes is made possible.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ein-Mode-Laser mit abgeschlossener Entladungsröhre zu schaffen, dessen Mode eine besonders hohe Leistung aufweistThe object of the invention is to create a single-mode laser with a closed discharge tube, whose fashion has a particularly high performance

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß dieThis problem is solved in that the Entladungsröhre einen Durchmesser von höchstensDischarge tube a diameter of at most

10 mm hat und die Enden der Entladungsröhre durch ein enges Verbindungsrohr, in dem keine Entladung auftritt verbunden sind.10 mm and the ends of the discharge tube through narrow connecting pipe in which no discharge occurs.

Es hat sich herausgestellt, daß in der erfindungsgemäßen Vorrichtung infolge der starken Konkurrenz untereinander bei der hohen Stromdichte im betreffenden Gasgemisch von longitudinalen, radialen und transversalen Moden, nur einer auftreten wird. Mit einem auf diese Weise arbeitenden Iraser wird ein Strahiungsbündel erhalten, dessen Strahlungsintensität nach Fokussierung im Brennfleck bedeutend höher ist als bei den bekannten Vorrichtungen. Das enge Verbindungsrohr zwischen den Enden der Entladungsröhre bewirkt eine Vermeidung einer kataphoretischen, die Leistung des einzigen Schwingungsmoden herabsetzenden Entmischung des Lasergases.It has been found that in the invention Device due to the strong competition among each other at the high current density in the relevant Gas mixture of longitudinal, radial and transverse modes, only one will occur. With an Iraser operating in this way receives a bundle of radiation whose radiation intensity after focusing in the focal spot is significantly higher than in the known devices. The tight Connecting tube between the ends of the discharge tube prevents cataphoretic, the segregation of the laser gas, which reduces the power of the single oscillation mode.

Es sei bemerkt daß zum Erzeugen von Strahlung mit einer Wellenlänge von 10,6 μΐη und einer Strahlungsdauerleistung von etwa 1 W eine Anordnung mit einer 10 mm weiten Röhre bekannt ist. Die Stromstärke beträgt dabei nur 5 mA. Die Gasfüllung ist Kohlensäure mit Stickstoff ohne irgendeinen Zusatz. Dabei werden infolge der geringen Intensität mehrere radiale und/ oder transversale Moden gleichzeitig auftreten (Applied Physics Letters, Bd. 9 (1966), N r. 4, S. 174 -176).It should be noted that for generating radiation with a wavelength of 10.6 μΐη and a continuous radiation power of about 1 W an arrangement with a 10 mm wide tube is known. The amperage is only 5 mA. The gas filling is carbonic acid with nitrogen without any additives. Be there due to the low intensity, several radial and / or transverse modes occur simultaneously (Applied Physics Letters, Vol. 9 (1966), No. 4, pp. 174-176).

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below described. It shows

Fig.! eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Iraser-EntladungsröhreFig.! a schematic representation of an inventive Iraser discharge tube

F i g. 2 eine graphische Darstellung der damit erzielten Ergebnisse.F i g. 2 shows a graphic representation of the results achieved therewith.

In F i g. 1 ist 1 ein Quarzrohr mit einer Länge von 152 cm und einer lichten Weite von 10 mm. 2 ist ein Wasserkühlmantel. 3 ist ein an seiner Oberfläche mit einer Goldschicht versehener hohler Reflektor mit einem Krümmungsradius von 240 cm. 4 ist eine 2 mm dicke flache Germaniumplatte. 5 und 6 sind Platinelektroden in Seitenröhrchen. 7 ist ein Verbindungsrohr mit einer lichten Weite von 3 mm zwischen den Seitenröhrchen. 8 ist ein wasserdampfgesättigter Zeolithstab. Die Gasfüllung besteht aus 2,7 mbar (2 Torr) CO2, 5,3 mbar (4 Torr) N2, 10,6 mbar (8 Torr) He und 0,5 mbar (0,4 Torr) H2O. Der an sich bekannte Wasserdampfzusatz ist höher als der bei weiten Entladungsröhren von Multi-Moden-Irasern, während das Verbindungsrohr 7 zur Vermeidung einer kataphoretischen Entmischung dient.In Fig. 1, 1 is a quartz tube with a length of 152 cm and a clear width of 10 mm. 2 is a water cooling jacket. 3 is a hollow reflector with a gold layer on its surface and a radius of curvature of 240 cm. 4 is a 2 mm thick flat germanium plate. 5 and 6 are platinum electrodes in side tubes. 7 is a connecting pipe with a clearance of 3 mm between the side tubes. 8 is a water vapor saturated zeolite rod. The gas filling consists of 2.7 mbar (2 Torr) CO 2 , 5.3 mbar (4 Torr) N 2 , 10.6 mbar (8 Torr) He and 0.5 mbar (0.4 Torr) H 2 O. The addition of water vapor, known per se, is higher than that in the case of wide discharge tubes of multi-mode iras, while the connecting tube 7 serves to avoid cataphoretic separation.

Bei einem Entladungsstrom von 10 bis 35 mA durch die Röhre, wobei die Brennspannung zwischen 19 und 18 kV schwankt tritt ein Bündel 9 mit einer Wellenlänge von etwa 10,6 μιτι und einer Intensität von gut 30 bis 60 W aus, wobei das im Fokus des Bündels ersichtlicheWith a discharge current of 10 to 35 mA through the tube, the burning voltage between 19 and 18 kV fluctuates occurs a bundle 9 with a wavelength of about 10.6 μιτι and an intensity of a good 30 to 60 W, the one visible in the focus of the bundle

Modenbild mit jeweils einem einzigen transversalen Schwingungstyp bei den Meßpunkten in Fig.2 in Abhängigkeit von der Intensität dargestellt istMode image each with a single transverse vibration type at the measuring points in FIG Dependence on the intensity is shown

Bei 10 und 15 mA ist dieser Mode der punktförmige TEMoo-Mode, also ein rein axialer Mode, bei der höheren Stromstärke ist dies der ΤΕίΛοι-Mode, dessen Figur aus einem Gefüge zweier Kreissektoren besteht Bei Fokussierung des Bündels von 60 W mit einer Linse von 50 nun Brennweite wird ein Brennfleck erhalten mit einer Fläche von 7 · 10~3 mm2. Die Strahlungsintensität beträgt daher 03 MW/cm2, das 8-fache derjenigen bekannter Vorrichtungen.At 10 and 15 mA this mode is the punctiform TEMoo mode, i.e. a purely axial mode, at the higher current strength this is the ΤΕίΛοι mode, the figure of which consists of a structure of two circular sectors. When focusing the bundle of 60 W with a lens of A focal spot with an area of 7 · 10 -3 mm 2 is obtained with a focal length now. The radiation intensity is therefore 03 MW / cm 2 , 8 times that of known devices.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

■ Patentanspruch: ■ Claim: Vorrichtung zum Erzeugen von stimulierter Lnfrarotemission mit einer Wellenlänge von etwa 10,6 pm, welche eine einige Meter lange abgeschlossene Entladungsröhre enthält, die nahe den Enden der Entladungsröhre als Auskupplungsfenster und Reflektor eine planparallele etwa 2 mm dicke Germaniumplatte und am anderen Ende einen Hohlspiegel und weiter Mittel zur Aufrechterhaltung einer elektrischen Entladung mit einer Stromdichte über 15mA/cra2 in der Entladungsröhre enthält, welche mit einem Gasgemisch bestehend aus Kohlensäuregas, Stickstoff, Helium und Wasserdampf mit einem Druck von 0,2 bis 0,4 Torr gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsröhre einen Durchmesser von höchstens 10 mm hat und die Enden der Entladungsröhre durch ein enges Verbindungsrohr, in dem keine Entladung auftritt, verbunden sind.Device for generating stimulated infrared emission with a wavelength of about 10.6 pm, which contains a sealed discharge tube a few meters long, with a plane-parallel about 2 mm thick germanium plate near the ends of the discharge tube as a decoupling window and reflector and a concave mirror at the other end Contains means for maintaining an electrical discharge with a current density above 15mA / cra 2 in the discharge tube, which is filled with a gas mixture consisting of carbonic acid gas, nitrogen, helium and water vapor at a pressure of 0.2 to 0.4 Torr, characterized in that, that the discharge tube has a diameter of 10 mm or less, and the ends of the discharge tube are connected by a narrow connecting pipe in which no discharge occurs.
DE1921145A 1968-05-09 1969-04-25 Device for generating stimulated infrared emission,! Raser, with a wavelength of about 10.6 µm by means of an electrical discharge in a gas mixture partially consisting of carbonic acid gas Expired DE1921145C3 (en)

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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4017767A (en) * 1973-12-10 1977-04-12 Ball Leonard M Laser lightning rod system
DE3337379A1 (en) * 1983-10-14 1985-04-25 Heinz Kettler Metallwarenfabrik Gmbh & Co, 4763 Ense Stand for sun umbrellas or the like
DE8335902U1 (en) * 1983-12-14 1987-06-04 Brueninghaus Hydraulik Gmbh, 7240 Horb Torque control device for an adjustable hydraulic pump
US4672625A (en) * 1984-03-30 1987-06-09 Spectra-Physics, Inc. Methods and apparatus for maximizing the power output of a gas laser
US4615034A (en) * 1984-03-30 1986-09-30 Spectra-Physics, Inc. Ultra-narrow bandwidth optical thin film interference coatings for single wavelength lasers
FR2709000B1 (en) * 1993-08-12 1995-11-03 Seres Ste Etud Real Equip Spec Method and device for measuring the rate of partial gas exhaled in the breath.
US7146659B2 (en) 2002-08-02 2006-12-12 Mattson Jr Roy W Hydromassage antimicrobial whirlpool bathtub

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NL165340C (en) 1981-03-16
NL165340B (en) 1980-10-15
DE1921145A1 (en) 1969-11-20
DE1921145C3 (en) 1979-10-11

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