DE19625603C2 - Gaslaser zur Abgabe eines Laserstrahls aufgrund der Anregung von Gas mittels Mikrowellen - Google Patents

Gaslaser zur Abgabe eines Laserstrahls aufgrund der Anregung von Gas mittels Mikrowellen

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gaslaser kleiner Abmessungen zur Abgabe eines Laserstrahls mit hoher Ausgangsleistung aufgrund der Anregung von Gas mittels Mikrowellen.
Eines von vielen Beispielen für eine Mikrowellen verwendende Gaslasereinrichtung ist ursprünglich in der Veröffentlichung "Applied Physics Letter, 37 (1980), Seite 673" offenbart, und ein weiteres Beispiel wurde beispielsweise in der JP 1-262681 A offenbart. Bisher fand ein mit Mikrowellenstrahlung gepumpter Gaslaser jedoch keine praktische Verwendung in einem breiten industriellen Anwendungsbereich.
Für eine Laser-Oszillation ist es erforderlich, einen Laserstrahl in allen Richtungen in einer Querschnittsebene eines Entladungsrohres gleichförmig abzugeben. Im Fall einer Laseranregung durch eine extern angeregte Entladung, bei der durch Anlegen eines elektrischen Feldes von außerhalb an das Entladungsrohr ein Laserstrahl abgegeben wird, ist es notwendig, die elektrische Feldverteilung des an das Entladungsrohr angelegten elektrischen Feldes gleichförmig zu machen.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer herkömmlichen Hochfrequenz-Anregungsvorrichtung.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Entladung wird eine durch ein Hochfrequenz-Spannungserzeugungselement 15 erzeugte Wechselspannung an ein Elektrodenpaar 16 angelegt, ein elektrisches Feld wird mit einer Hochfrequenz von hundert und mehreren zehn MHz in einer Entladungszone 13 eines zwischen den Elektroden 16 angeordneten Entladungsrohres 12 induziert, und ein Paar Mantelschichten 11 werden zwischen dem Entladungsrohr 12 und der Entladungszone 13 erzeugt.
Wenn in diesem Fall ein Verschiebungsstrom lokal in der Entladungszone 13 fließt, um die Entladung und damit die Abgabe des Laserstrahls lokal zu konzentrieren, dienen die Mantelschichten 11 als Lastwiderstand, um das Auftreten eines Stromes zu verhindern. Daher kann die Abgabe des Laserstrahls stabil erfolgen, obwohl die Intensität des an die Entladungszone 13 angelegten elektrischen Feldes nicht gleichförmig verteilt ist.
Mit der Erhöhung der Frequenz des elektrischen Feldes wird die Dicke jeder Mantelschicht 11 jedoch verdünnt, und es wird keine Mantelschicht erzeugt, wenn die Frequenz des elektrischen Feldes 200 MHz überschreitet. Wenn daher der Versuch erfolgt, einen Laserstrahl aufgrund einer Mikrowellenanregung zu erzeugen, wobei die Frequenz der Mikrowellen 2450 MHz beträgt, wird keine Mantelschicht erzeugt und eine für eine Laser-Oszillation erforderliche gleichförmige Lichtemission kann nicht erhalten werden, bis die Intensität des elektrischen Feldes in höherem Ausmaß gleichförmig gemacht wird.
Zur gleichförmigen Verteilung der Intensität des elektrischen Feldes wird eine Mikrowellen-Erzeugungseinheit 20 einer herkömmlichen Gasentladungsvorrichtung eines Lasers verwendet, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Bei dieser Mikrowellen-Erzeugungseinheit 20 werden zwei Arten von Mikrowellen 21a und 21b in einem Paar von Magnetrons 23a und 23b erzeugt und einem Wellenleiter zugeführt, bei denen die Oszillationsrichtungen der zwei Arten induzierter elektrischer Felder in einem Entladungsrohr 22 voneinander unterschiedlich sind. In diesem Fall wird in dem Entladungsrohr 22 ein elektrisches Feld mit einer gleichförmigen Intensität induziert.
Die durch Anregung von Kohlendioxidgas mittels Mikrowellen bei einem herkömmlichen Kohlendioxid-Gaslaser erfolgende Erzeugung eines Laserstrahls, wobei eine der Mikrowellen-Erzeugungseinheit 20 ähnliche bzw. gleichwertige Einheit verwendet wird, ist nachstehend mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben.
Gemäß der Darstellung in Fig. 3 werden zwei Arten von Mikrowellen in einem Paar von Mikrowellen-Generatoren 31 erzeugt, um zwei Arten elektrischer Felder mit unterschiedlichen Oszillationsrichtungen in einem Entladungsraum eines Entladungsrohres 32 einer Länge von 55 cm zu induzieren. Das Entladungsrohr 32 besteht aus einem dielektrischen Material wie beispielsweise Glas und durchdringt die Mikrowellen-Generatoren 31, um die Mikrowellen zu empfangen, wobei in dem Entladungsrohr 32 befindliches Kohlendioxidgas in dem Entladungsraum durch Absorption der Energie der Mikrowellen angeregt wird, und eine Anregungsenergie des Kohlendioxidgases von dem angeregten Kohlendioxidgas in dem Entladungsraum emittiert wird. Die Länge des Entladungsraums ist auf 10 cm eingestellt. Ein optischer Resonator 33 besteht aus dem Entladungsrohr 32, einem an einem Ende des Entladungsrohres 32 angeordneten vollständig reflektierenden Spiegel 34, der nachstehend als Vollreflexionsspiegel bezeichnet ist, sowie einem an dem anderen Ende des Entladungsrohres 32 angeordneten teilweise reflektierenden Spiegel 35, der nachstehend als Teilreflexionsspiegel bezeichnet ist. Die emittierte Strahlung wird von dem Vollreflexionsspiegel 34 vollständig reflektiert und von dem Teilreflexionsspiegel 35 teilweise reflektiert, um einen Laserstrahl in dem optischen Resonator 33 zur Resonanz zu bringen, und der Laserstrahl wird durch den Teilreflexionsspiegel 35 abgegeben. Zur Kühlung des durch die Mikrowellen erwärmten Kohlendioxidgases ist ein Kühlsystem 41 vorgesehen. Das heißt, das Kühlsystem 41 besteht aus einem an dem Entladungsrohr 32 angeordneten Gasansaugrohr 36, einem ersten Wärmetauscher 37 zur Kühlung des durch das Gasansaugrohr 36 hindurchtretenden Kohlendioxidgases, einem Gebläse bzw. Ventilator 38 zur Zirkulation des Kohlendioxidgases, einem zweiten Wärmetauscher 39 zur Kühlung des durch das Gebläse 38 zirkulierten Kohlendioxidgases, sowie einem Paar von Gaszufuhrrohren 40 zur Zufuhr des gekühlten Kohlendioxidgases an bzw. zu den Enden des Entladungsrohres 32. Daher strömt das Kohlendioxidgas in einer durch einen Pfeil G bezeichneten Richtung.
Wenn bei der obigen Anordnung elektrische Leistung der Mikrowellen von den Mikrowellengeneratoren 31 in das Entladungsrohr 32 eingekoppelt wird, wird eine Glimmentladung in dem Entladungsraum erzeugt, das durch das Entladungsrohr 32 strömende Kohlendioxidgas wird durch Aufnahme der Energie der Glimmentladung angeregt, Licht wird von dem angeregten Kohlendioxidgas in dem Entladungsraum emittiert, und ein Laserstrahl wird durch den Teilreflexionsspiegel 35 abgegeben.
Fig. 4A zeigt den Zusammenhang zwischen der eingekoppelten elektrischen Mikrowellenleistung und der Ausgangsleistung eines Laserstrahls, der bei dem herkömmlichen, in Fig. 3 dargestellten Kohlendioxidgaslaser erhalten wird, und Fig. 4B zeigt die Beziehung zwischen der eingekoppelten elektrischen Mikrowellenleistung sowie dem Oszillationswirkungsgrad (dem Verhältnis der Laserausgangsleistung zu der eingekoppelten elektrischen Leistung) eines Laserstrahls, wie sie bei dem herkömmlichen, in Fig. 3 dargestellten Kohlendioxidgaslaser erhalten wird.
Gemäß der Darstellung in Fig. 4A und 4B wird, wenn die Durchflußrate des Kohlendioxidgases auf 2000 m3/h eingestellt ist, ein maximaler Oszillationswirkungsgrad von 20%, eine maximale Laserausgangsleistung von 1280 W und ein Oszillationswirkungsgrad von 16% (1280/8000 × 100) bei einer eingekoppelten elektrischen Leistung von 8 kW erhalten, bei der die maximale Laserausgangsleistung erhalten wird.
Wenn die Länge des Entladungsrohres 32 jedoch von 55 cm auf 40 cm verkürzt wird, wie in Fig. 5A und 5B dargestellt, verringern sich die Laserausgangsleistung sowie der Oszillationswirkungsgrad. Wenn beispielsweise eine Durchflußrate des Kohlendioxidgases auf 2000 m3/h eingestellt ist, verringert sich bei der eingekoppelten elektrischen Leistung von 8 kW, bei der die maximale Laserausgangsleistung erhalten wird, der maximale Oszillationswirkungsgrad auf 15%, die maximale Laserausgangsleistung auf 1000 W und der Oszillationswirkungsgrad bei maximaler Leistung auf 12,5%. Auch wenn die Durchflußrate des Kohlendioxidgases verringert wird oder die durchfließende Anzahl von CO2-Molekülen pro Zeiteinheit verringert wird, werden die Laserausgangsleistung sowie der Oszillationswirkungsgrad verringert.
Der Grund für die Verringerung der Laserausgangsleistung und des Oszillationswirkungsgrades mit der Verringerung der Durchflußrate des Kohlendioxidgases ist nachstehend erläutert.
Eine Lichtemission wird erhalten, wenn jedes CO2-Molekül des angeregten Kohlendioxidgases von einem angeregten Zustand auf einen Grund- (oder einen geringer angeregten) Zustand überführt wird. Da alle in den angeregten Zustand überführten CO2-Moleküle unmittelbar zu dem Grund- bzw. geringer angeregten Zustand überführt werden, hängt die Ausgangsleistung des Laserstrahls von der Anzahl an CO2-Molekülen ab, die pro Zeiteinheit in den angeregten Zustand überführt werden. Da zudem jedes CO2-Molekül mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit angeregt wird, hängt die Ausgangsleistung des Laserstrahls ebenfalls von der Anzahl von pro Zeiteinheit in dem Entladungsraum strömenden CO2-Molekülen ab. Wenn sich die Strömungsrate des Kohlendioxidgases verringert, verringert sich auch die Anzahl an CO2-Molekülen pro Zeiteinheit. Demzufolge verringert sich die Laserausgangsleistung, wenn sich die Durchflußrate des Kohlendioxidgases verringert. Auch verringert sich der Oszillationswirkungsgrad, wenn sich die Durchflußrate des Kohlendioxidgases verringert, da die eingekoppelte elektrische Leistung unverändert bleibt.
Der Grund, warum sich die Laserausgangsleistung sowie der Oszillationswirkungsgrad mit der Verkürzung der Länge des Entladungsrohres 32 verringern, ist nachfolgend beschrieben.
Die CO2-Moleküle werden angeregt, wenn sie mit einem N2-Molekül kollidieren, das sich in einem höheren Energiezustand befindet. Dazu ist eine mittlere Zeit von etwa 2 ms erforderlich, damit es zu einer Kollision mit Energieübertragung zwischen dem CO2-Molekül und einem N2-Molekül kommt. Anders ausgedrückt, ist es für jedes CO2-Molekül des Kohlendioxidgases erforderlich, für die Zeit von etwa 2 ms oder mehr in dem Entladungsrohr zu verweilen. Wenn daher die Länge des Entladungsrohres 32 auf einen Wert verkürzt wird, der über einen Grenzwert hinaus geht, kann daher die für jedes CO2-Molekül erforderliche Kollisionszeit von etwa 2 ms nicht erhalten werden, da jedes Molekül innerhalb von 2 ms das Entladungsrohr verläßt, und die Laserausgangsleistung sowie der Oszillationswirkungsgrad werden unvermeidlich verringert.
Wenn daher die Länge des Entladungsrohres 32 von 55 cm auf 40 cm verkürzt wird, werden die Laserausgangsleistung sowie der Oszillationswirkungsgrad unvermeidbar verringert, es sei denn, die Durchflußrate des Kohlendioxidgases wird erhöht während die Geschwindigkeit des Kohlendioxidgases auf einen Wert eingestellt wird, der höher als ein Grenzwert ist.
Zur Verhinderung der Verringerung der Laserausgangsleistung und des Oszillationswirkungsgrades ist in der JP 4-14272 A eine Verlängerung des Entladungs­ rohres um eine durch eine Pumplebensdauer eines Gaslasermediums sowie eine mittlere Gasströmungs­ geschwindigkeit bestimmte festgelegte Länge in Richtung des unterstromigen Endes einer Gaslasermediumströmung in dem Entladungsrohr von einem Endabschnitt eines Resonators aus offenbart. Da jedoch ein Entladungsrohr erforderlich ist, das verglichen mit einem Entladungsraum merklich länger ist, besteht ein derartiger Nachteil, daß ein Laser gemäß der JP 4-14272 A bei gleichzeitiger Verbesserung des Oszillationswirkungsgrades nicht verkleinert werden kann.
Als weiterer bekannter Stand der Technik beschreibt die JP 4-321289 A einen Gaslaser mit gekühltem Entladungsrohr, wodurch der Oszillationswirkungsgrad verbessert ist. Aus der US 5188862 A ist eine Vorrichtung zur Zusammenführung von Mikrowellenstrahlung bekannt, bei der die elektrische Feldkomponente eine Vielzahl von Oszillationsrichtungen aufweist. Ferner zeigt die JP 5-251803 A einen mikrowellengepumpten Gaslaser mit zwei Mikrowellenstrahlungs-Einkoppelbereichen. Aus der EP 0 674 369 A1 ist eine Optimierung der Mikrowellenanregung eines abgeschlossenen Gasentladungsraumes eines Gaslasers bekannt. Die JP 62-42475 A betrifft einen Gaslaser mit Mikrowellenvorinionisierung und Gasumwälzeinrichtung, und die JP 62-91397 A beschreibt einen weiteren bekannten Gaslaser.
Es ist folglich Aufgabe der Erfindung, unter Berücksich­ tigung der Nachteile derartiger herkömmlicher Gaslaser einen Gaslaser zu schaffen, bei dem der Oszillationswirkungsgrad eines Laserstrahls bei gleichzeitiger Verringerung der Vorrichtungsgröße erhöht wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Gaslaser gemäß Patentanspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bei der obigen Anordnung wird in dem optischen Resonator befindliches Gas durch das Gaszirkulationselement zirkuliert, indem das Gas von den Gaszufuhrrohren in den optischen Resonator zugeführt wird. Wenn eine Vielzahl von Mikrowellen, die eine Vielzahl elektrischer Felder induzieren, welche in unterschiedlichen Richtungen oszillieren, durch die Mikrowellenerzeugungselemente erzeugt werden und in die Gaszufuhrrohre eingekoppelt werden, die außerhalb einer optischen Achse angeordnet sind, werden die Mikrowellen in den optischen Resonator übertragen und überlagerte Mikrowellen werden erzeugt. In diesem Fall ist die Intensität der kombinierten Mikrowellen im Mittel gleichförmig in allen Richtungen in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse verteilt. Daher wird das Gas in dem optischen Resonator durch Aufnehmen einer elektrischen Energie der kombinierten Mikrowellen gleichförmig angeregt, Licht wird gleichförmig von dem angeregten Gas emittiert, das emittierte Licht wird durch wiederholtes Durchlaufen des Resonators entlang der optischen Achse zur Resonanz gebracht, und das emittierte Licht wird als Laserstrahl abgegeben.
In diesem Fall wird das das angeregte Gas enthaltende Gas in dem optischen Resonator durch Gaskühlelemente gekühlt. Der Grund, warum das das angeregte Gas enthaltende Gas in dem optischen Resonator gekühlt wird, ist nachstehend beschrieben. Das in einem Grundzustand befindliche Gas wird in einen angeregten Zustand versetzt und das in den angeregten Zustand versetzte Gas wird in einen Zustand geringerer Anregung überführt, wobei Licht emittiert wird. Da es schwierig ist, das in den niedriger angeregten Zustand versetzte Gas zum Zweck der erneuten Anregung des Gases in den Grundzustand zu versetzen, ist es jedoch erforderlich, das in dem niedriger angeregten Zustand befindliche Gas zwangsweise in den Grundzustand zu überführen. Bei der vorliegenden Erfindung wird das das angeregte Gas enthaltende Gas in dem optischen Resonator gekühlt, um das in dem geringer angeregten Zustand befindliche Gas zwangsweise in den Grundzustand zu überführen.
Da das Gas aufgrund der überlagerten Mikrowellen angeregt wird, deren Intensität in allen Richtungen in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene im Mittel gleichförmig verteilt ist, kann das Gas daher in dem optischen Resonator gleichförmig angeregt werden und der Laserstrahl kann mit hoher Qualität erhalten werden.
Ebenfalls wird das Gas durch die Gaskühlelemente während der Anregung des Gases gekühlt, das Gas kann in dem optischen Resonator stabil angeregt werden und der Laserstrahl kann stabil erhalten werden.
Da der Laserstrahl stabil erhalten werden kann, selbst wenn die Geschwindigkeit des in dem optischen Resonator zirkulierenden Gases verringert wird, kann auch das emittierte Licht in dem optischen Resonator stabil zur Resonanz gebracht werden, und der Oszillationswirkungsgrad des Laserstrahls kann erhöht werden. Da die Geschwindigkeit des in dem optischen Resonator zirkulierenden Gases verringert werden kann, kann ebenfalls die Länge des optischen Resonators verkürzt werden und der Gaslaser kann in seinen Abmessungen verkleinert bzw. herunterskaliert werden.
Da die Mikrowellen nicht direkt in den optischen Resonator eingekoppelt werden, sondern in die außerhalb der optischen Achse angeordneten Gaszufuhrrohre eingekoppelt werden, kann die Entladungszone, in der das emittierte Licht erzeugt und zur Resonanz gebracht wird, in dem optischen Resonator effizient verwendet werden, da die Entladungszone nicht durch die Mikrowellenerzeugungselemente eingeengt ist. Demzufolge kann die Länge des optischen Resonators verkürzt werden, und der Gaslaser kann verkleinert werden.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Hochfrequenz-Entladungsvorrichtung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Mikrowellenerzeugungseinheit einer einen Laserstrahl abgebenden Vorrichtung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Kohlendioxidgaslasers zur Abgabe eines Laserstrahls aufgrund der Anregung von Kohlendioxidgas mittels Mikrowellen;
Fig. 4A die Beziehung zwischen der eingekoppelten elektrischen Mikrowellenleistung sowie der Ausgangsleistung eines Laserstrahls, die bei dem in Fig. 3 dargestellten herkömmlichen Kohlendioxidgaslaser erhalten wird;
Fig. 4B den Zusammenhang zwischen der eingekoppelten elektrischen Mikrowellenleistung und dem Oszillationswirkungsgrad (das Verhältnis der Laserausgangsleistung zur eingekoppelten elektrischen Leistung) eines Laserstrahls, der bei dem herkömmlichen Kohlendioxidgaslaser erhalten wird, der in Fig. 3 veranschaulicht ist;
Fig. 5A den Zusammenhang zwischen der eingekoppelten elektrischen Mikrowellenleistung und der Ausgangsleistung eines Laserstrahls, die bei einem weiteren herkömmlichen Kohlendioxidgaslaser erhalten wird, bei dem die Länge des Entladungsrohres verkürzt ist;
Fig. 5B den Zusammenhang zwischen der eingekoppelten elektrischen Mikrowellenleistung und dem Oszillationswirkungsgrad (das Verhältnis der Laserausgangsleistung zu der eingekoppelten elektrischen Leistung) eines Laserstrahls, der bei einem herkömmlichen Kohlendioxidgaslaser erhalten wird, bei dem die Länge des Entladungsrohres verkürzt ist;
Fig. 6 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Kohlendioxidgaslasers zur Abgabe eines Laserstrahls aufgrund der Anregung von Kohlendioxidgas mittels Mikrowellen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7A die Beziehung zwischen der eingekoppelten elektrischen Mikrowellenleistung und der Ausgangsleistung eines Laserstrahls, die bei dem in Fig. 6 dargestellten Kohlendioxidgaslaser erhalten wird;
Fig. 7B den Zusammenhang zwischen der eingekoppelten elektrischen Mikrowellenleistung sowie dem Oszillationswirkungsgrad (das Verhältnis der Laserausgangsleistung zur eingekoppelten elektrischen Leistung) eines Laserstrahls, der bei dem in Fig. 6 dargestellten Kohlendioxidgaslaser erhalten wird;
Fig. 8 eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Kohlendioxidgaslasers zur Abgabe eines Laserstrahls aufgrund der Anregung von Kohlendioxidgas mittels Mikrowellen gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel; und
Fig. 9 eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Kohlendioxidgaslasers zur Abgabe eines Laserstrahls aufgrund der Anregung von Kohlendioxidgas mittels Mikrowellen gemäß einem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele eines Gaslasers zur Abgabe eines Laserstrahls aufgrund der Anregung von Gas mittels Mikrowellen gemäß der vorliegenden Erfindung sind mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Dabei zeigt Fig. 6 eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Kohlendioxidgaslasers zur Abgabe eines Laserstrahls aufgrund der Anregung von Kohlendioxidgas mittels Mikrowellen gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
Gemäß der Darstellung in Fig. 6 umfaßt ein Kohlendioxidgaslaser 61 ein Paar von an den Gaszufuhrrohren 40 angeordneten Mikrowellenerzeugungseinrichtungen 62 zur Erzeugung zweier Arten von Mikrowellen, bei denen die Oszillationsrichtungen der induzierten elektrischen Felder voneinander unterschiedlich sind, und zur Einkopplung der Mikrowellen in die Gaszufuhrrohre 40, einen optischen Resonator 63 in dem CO2-Moleküle von Kohlendioxidgas aufgrund der Absorption der durch die Mikrowellenerzeugungseinrichtungen 62 erzeugten Mikrowellen kohärent Licht emittieren und einen Laserstrahl erzeugen, sowie weiterhin ein Kühlsystem 41 zur Kühlung des Kohlendioxidgases.
Der optische Resonator 63 enthält ein Metall-Laserrohr 64, das entlang der optischen Achse angeordnet ist, in dem die Intensität eines durch die in die Gaszufuhrrohre 40 eingekoppelten mikrowelleninduzierten elektrischen Feldes in allen Richtungen in der Querschnittsebene des Metall-Laserrohres 64 im Mittel gleichförmig verteilt ist, in dem die CO2-Moleküle des Kohlendioxidgases aufgrund der Energie der Mikrowellen angeregt werden und das emittierte Licht erzeugt wird, einen an einem Ende des Metall-Laserrohres 64 angeordneten Vollreflexionsspiegel 65 zur vollständigen Reflexion des emittierten Lichts entlang einer optischen Achse, sowie einen an dem anderen Ende des Metall-Laserrohres 64 angeordneten Teilreflexionsspiegel 66 zur teilweisen Reflexion des emittierten Lichts, das durch den Vollreflexionsspiegel 65 reflektiert wurde, und ein um das Metall-Laserrohr 64 angeordnetes Gaskühlelement 67 zur Kühlung des aufgrund der Mikrowellen erwärmten Kohlendioxidgases.
Das Metall-Laserrohr 64 besteht aus Aluminium oder Kupfer, wobei die Länge des Metall-Laserrohres 64 auf 40 cm eingestellt ist. Die Gaszufuhrrohre 40 durchdringen die Mikrowellenerzeugungseinrichtungen 62, und die Mikrowellenerzeugungseinrichtungen 62 sind an Endabschnitten der Gaszufuhrrohre 40 angeordnet.
Zudem sind die Mikrowellenerzeugungseinrichtungen 62 geerdet. Daher ist kein Isolationsabstand zwischen dem Metall-Laserrohr 64 und jeder der Mikrowellenerzeugungseinrichtungen 62 erforderlich, so daß die Mikrowellenerzeugungseinrichtungen 62 nahe an beiden Enden des Metall-Laserrohres 64 angeordnet sind.
Bei der obigen Anordnung des Kohlendioxidgaslasers 61 werden das in dem metallischen Laserrohr 64 enthaltene Kohlendioxidgas und Stickstoffgas durch ein Gebläse 38 zirkuliert, indem das Kohlendioxidgas und das Stickstoffgas durch die Gaszufuhrrohre 40 in das metallische Laserrohr 64 eingespeist werden, während das Kohlendioxidgas und das Stickstoffgas durch Wärmetauscher 37 und 39 gekühlt werden. Wenn die durch die Mikrowellenerzeugungseinrichtungen 62 erzeugten Mikrowellen in beide Endabschnitte der Gaszufuhrrohre 40 eingekoppelt werden, die nicht auf bzw. in Richtung der optischen Achse angeordnet sind, wird das Stickstoffgas aufgrund der Mikrowellen in den Endabschnitten der Gaszufuhrrohre 40 gleichförmig angeregt, die Mikrowellen werden in dem entlang der optischen Achse angeordneten Metall-Laserrohr 64 zusammengeführt und überlagert, und die Intensität des aufgrund der überlagerten Mikrowellen in dem Metall-Laserrohr 64 induzierten elektrischen Feldes ist gleichförmig in allen Richtungen in einer Querschnittsebene senkrecht zu der optischen Achse verteilt. Daraufhin wird das Kohlendioxidgas in dem Metall-Laserrohr 64 entsprechend den elektrischen Feldern der überlagerten Mikrowellen gleichförmig angeregt, Licht wird entsprechend der Anregungsenergie des angeregten Kohlendioxidgases erzeugt, wobei das sich entlang der optischen Achse ausbreitende emittierte Licht wiederholt durch den Vollreflexionsspiegel 65 sowie den Teilreflexionsspiegel 66 reflektiert wird, damit das Licht kohärent emittiert und ein Laserstrahl erzeugt wird, der durch den Teilreflexionsspiegel 66 stabil abgegeben wird.
In diesem Fall wird das das angeregte Kohlendioxidgas enthaltende Gas durch das Gaskühlelement 67 gekühlt. Der Grund dafür, warum das Kohlendioxidgas in dem Metall-Laserrohr 64 gekühlt wird, wird nachstehend beschrieben. Jedes der CO2-Moleküle des Kohlendioxidgases, das sich in einem Grundzustand befindet, wird auf einen Anregungszustand gebracht, und die in den Anregungszustand versetzten CO2-Moleküle werden in einen niedriger angeregten Zustand überführt, der auf einem höheren Niveau als der Grundzustand ist, wobei Licht emittiert wird. Da es schwierig ist, die in den geringer angeregten Zustand versetzten CO2-Moleküle in den Grundzustand zu überführen, damit die CO2-Moleküle erneut angeregt werden können, ist es daher jedoch erforderlich, die in den geringer angeregten Zustand versetzten bzw. in diesem befindlichen CO2-Moleküle zwangsweise in den Grundzustand zu überführen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das das angeregte Kohlendioxidgas enthaltende Gas durch das Gaskühlelement 67 in dem Metall-Laserrohr 64 gekühlt, um die in dem niedriger angeregten Zustand befindlichen CO2-Moleküle zwangsweise in den Grundzustand zurückzuführen.
Da das Kohlendioxidgas in dem Metall-Laserrohr, 64 gekühlt wird und das Kohlendioxidgas gleichförmig in dem Metall-Laserrohr angeregt wird, wird demzufolge das Kohlendioxidgas in dem Metall-Laserrohr 64 stabil angeregt, das Licht stabil emittiert und der Laserstrahl stabil von dem Kohlendioxidgaslaser 61 abgegeben, obwohl die Durchflußrate des das Metall-Laserrohr 64 durchströmenden Kohlendioxidgases verringert wird.
Da das Metall-Laserrohr 64 aus einem Metall wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer besteht, kann das Kohlendioxidgas auch hinreichend durch das Gaskühlelement 67 gekühlt werden, welches um das Metall-Laserrohr 64 herum angeordnet ist. Folglich können die CO2-Moleküle des Kohlendioxidgases effizient angeregt werden.
Da die Mikrowellenerzeugungseinrichtungen 62 an den nicht auf der optischen Achse angeordneten Gaszufuhrrohren 40 angeordnet sind, kann auch eine Entladungszone, in der, das emittierte Licht kohärent erzeugt wird, effizient in dem Metall-Laserrohr 64 angeordnet sein, da die Entladungszone nicht durch die Mikrowellenerzeugungseinrichtungen 62 verengt wird. Demzufolge kann die Länge des Metall-Laserrohres 64 verkürzt werden, und der Kohlendioxid-Gaslaser 61 kann in seiner Große verringert werden.
Fig. 7A zeigt die Beziehung zwischen der eingekoppelten elektrischen Mikrowellenleistung und der Ausgangsleistung des Laserstrahls, die bei dem Kohlendioxidgaslaser, der in Fig. 6 gezeigt ist, erhalten wird, bei dem die Länge des Metall-Laserrohres 64 auf 40 cm eingestellt ist, und Fig. 7B zeigt die Beziehung zwischen der eingekoppelten elektrischen Mikrowellenleistung und dem Oszillationswirkungsgrad (dem Verhältnis der Laserausgangsleistung zu der eingekoppelten elektrischen Leistung) des Laserstrahls, die bei dem in Fig. 6 dargestellten Kohlendioxidgaslaser erhalten wird, bei dem die Länge des Metall-Laserrohres 64 auf 40 cm eingestellt ist.
Wie in Fig. 7A und 7B dargestellt, kann, obwohl die Länge des Metall-Laserrohres 64 auf 40 cm verkürzt ist, eine hohe Laserausgangsleistung und ein hoher Oszillationswirkungs­ grad auf die gleiche Weise wie bei dem herkömmlichen Kohlendioxidgaslaser erhalten werden, bei dem die Länge des Entladungsrohres 33 auf 55 cm eingestellt ist.
Da die Durchflußrate des das Metall-Laserrohr 64 durchströmenden Kohlendioxidgases verringert werden kann, kann demzufolge die Länge des Metall-Laserrohres 64 verglichen mit der des in Fig. 3 gezeigten Entladungsrohres 33 verkürzt werden, vorausgesetzt, daß jedes CO2-Molekül des Kohlendioxidgases für 2 ms oder länger in dem Metall-Laserrohr 64 verweilt.
Da das Kohlendioxidgas gleichförmig in dem Metall-Laserrohr 64 stabil angeregt werden kann, kann auch die Querschnittsfläche des Metall-Laserrohres 64 vergrößert werden. In diesem Fall kann, vorausgesetzt, daß jedes CO2-Molekül des Kohlendioxidgases für 2 ms oder länger in dem Metall-Laserrohr 64 verbleibt, die Länge des Metall-Laserrohres 64 weiter verkürzt werden.
Da die Mikrowellen an beiden Endabschnitten der nicht auf der optischen Achse angeordneten Gaszufuhrrohre 40 eingekoppelt werden, wird bei dem ersten Ausführungsbeispiel eine geringe Menge von CO2-Molekülen in den Gaszufuhrrohren 40 durch Aufnahme einer kleinen Energiemenge der Mikrowellen angeregt, und das von der geringen Menge von in den Gaszufuhrrohren 40 angeregten CO2-Molekülen emittierte Licht geht verloren. Der Energieverlust der Mikrowellen kann jedoch vernachlässigt werden, da es eine mittlere Anregungszeit von etwa 2 ms benötigt, um jedes CO2-Molekül durch die Kollision mit einem N2-Molekül anzuregen und die Mikrowellenerzeugungseinrichtungen 62 nahe an beiden Enden des Metall-Laserrohres 64 angeordnet sind.
Auch werden die in jeder der Mikrowellenerzeugungs­ einrichtungen 62 erzeugten Mikrowellen in einem Endabschnitt der Gaszufuhrrohre 40 von einem einzelnen Mikrowelleneinkopplungspunkt aus eingekoppelt. In Fällen, in denen die Mikrowellen von einer Vielzahl von Mikrowelleneinkopplungspunkten aus eingekoppelt werden, kann jedoch die eingekoppelte elektrische Mikrowellenleistung erhöht werden, vorausgesetzt, daß die Intensität des durch kombinierte Mikrowellen in dem Metall-Laserrohr 64 induzierten elektrischen Feldes gleichförmig verteilt ist. Daher kann die Laserausgangsleistung erhöht werden.
Fig. 8 zeigt eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Kohlendioxidgaslasers zur Abgabe eines Laserstrahls aufgrund der Anregung von Kohlendioxidgas mittels Mikrowellen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Gemäß der Darstellung in Fig. 8 besteht ein Kohlendioxidgaslaser 81 aus einem Paar von Mikrowellenerzeugungseinrichtungen 62, die an einem Paar von Zweigrohren angeordnet sind, einem optischen Resonator 82, in dem CO2-Moleküle von Kohlendioxidgas durch Absorption von durch die Mikrowellenerzeugungseinrichtungen 62 erzeugten Mikrowellen angeregt werden, um Licht von den angeregten CO2-Molekülen des Kohlendioxidgases kohärent zu emittieren, sowie einen Laserstrahl abzugeben, und aus einem Kühlsystem 83 zur Kühlung des Kohlendioxidgases.
Der optische Resonator 82 umfaßt eine Metallkammer 84, in der die Intensität des elektrischen Feldes, das durch die Mikrowellen induziert wird, die in die Zweigrohre eingekoppelt werden, gleichförmig in der Metallkammer 84 verteilt ist, in der die CO2-Moleküle des Kohlendioxidgases aufgrund der Mikrowellenenergie angeregt werden und das emittierte Licht erzeugt wird, einen ebenen Reflexionsspiegel 85, der an einem Ende der Metallkammer 84 angeordnet ist, um das emittierte Licht vollständig zu reflektieren, einen gekrümmten, an dem anderen Ende der Metallkammer 84 angeordneten reflektierenden Spiegel 86 zur vollständigen Reflexion des emittierten Lichts, das von dem ebenen reflektierenden Spiegel 85 reflektiert wurde, während das sich auf einer optischen Achse ausbreitende emittierte Licht allmählich von einer Seite der Metallkammer 84 nahe den Mikrowellenerzeugungseinrichtungen 62 zur anderen Seite der Metallkammer 84 verschoben wird, einen an dem anderen Ende der Metallkammer 84 angeordneten Ausgangsspiegel 87 zur Abgabe des zur anderen Seite der Metallkammer 84 verschobenen emittierten Lichtes, und ein um die Metallkammer 84 angeordnetes Gaskühlelement 88 zur Kühlung des durch die Mikrowellen erwärmten Kohlendioxidgases. Die Metallkammer 84 besteht aus Aluminium oder Kupfer, und die Querschnittsfläche der Metallkammer 84 in einer zur Gasströmungsrichtung senkrechten Ebene ist größer als der des Metall-Laserrohres 64. Das heißt, die Abmessungen der Metallkammer 84 betragen 1,5 mm in der Höhe, 100 mm in der Breite sowie 1000 mm in der Länge. Das Kühlsystem 83 umfaßt das Gasansaugrohr 36, das an der anderen Seite der Metallkammer 84 angeordnet ist, den ersten Wärmetauscher 37, das Gebläse 38, den zweiten Wärmetauscher 39 sowie ein Gaszufuhrrohr 89 zur Einspeisung des gekühlten Kohlendioxidgases in die Zweigrohre, bei denen die Mikrowellenerzeugungseinrichtungen 62 angeordnet sind. Daher wird das Kohlendioxidgas in einer durch Pfeile G angezeigten Richtung transportiert. Bei der obigen Anordnung des Kohlendioxidgaslasers 81 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel werden in der Metallkammer 84 vorhandenes Kohlendioxidgas sowie Stickstoffgas durch das Gebläse 38 zirkuliert, indem das Kohlendioxidgas und das Stickstoffgas der metallischen Kammer 84 durch das Gaszufuhrrohr 89 und die Zweigrohre zugeführt werden, während das Kohlendioxidgas und das Stickstoffgas durch Wärmetauscher 37 und 39 gekühlt werden. Wenn die in den Mikrowellenerzeugungseinrichtungen 62 erzeugten Mikrowellen von einem Paar von Mikrowelleneinkopplungspunkten nahe einer Seite der metallischen Kammer 84 in die Zweigrohre eingekoppelt werden, wird das Stickstoffgas durch die Mikrowellen angeregt, überlagerte Mikrowellen in der metallischen Kammer 84 erzeugt, um die überlagerten Mikrowellen in der Metallkammer 84 gleichförmig zu verteilen, und das Kohlendioxidgas wird entsprechend den elektrischen Feldern der kombinierten Mikrowellen gleichförmig angeregt. Daher wird von dem angeregten Kohlendioxidgas Licht in der metallischen Kammer 84 kohärent emittiert, während es wiederholt durch die reflektierenden Spiegel 85 und 86 reflektiert wird, und ein Laserstrahl wird durch den Ausgangsspiegel 87 ausgegeben. In diesem Fall wird das das angeregte Kohlendioxidgas enthaltende Gas durch die Gaskühlelemente 88 gekühlt, um das Kohlendioxidgas effizient anzuregen. Zudem strömt das Kohlendioxidgas mit einer äußerst geringen Geschwindigkeit in der metallischen Kammer 84, da die Querschnittsfläche der Metallkammer 84 in einer zur Gasströmungsrichtung senkrechten Ebene größer ist als die des Metall-Laserrohres 64.
Da die Durchflußrate (m3/h) des die metallische Kammer 84 durchströmenden Kohlendioxidgases auf einem hohen Wert gehalten wird, selbst wenn das Kohlendioxidgas in der metallischen Kammer 84 mit äußerst geringer Geschwindigkeit strömt, kann demzufolge das Kohlendioxidgas stabil in der metallischen Kammer 84 angeregt werden, das Licht stabil emittiert werden, und der Laserstrahl stabil von dem Kohlendioxidgaslaser 81 mit hohem Wirkungsgrad abgegeben werden.
Da das von den Reflexionsspiegeln 85 und 86 reflektierte emittierte Licht von einer Seite der metallischen Kammer 84 zu der anderen Seite verschoben wird, ist die Energiedichte des emittierten Lichts auch gleich der des Laserstrahls. Das heißt, die Energiedichte des emittierten Lichts kann verglichen mit der in dem ersten Ausführungsbeispiel verringert werden.
Fig. 9 ist eine schematische Ansicht der Anordnung eines Kohlendioxidgaslasers 91 zur Abgabe eines Laserstrahls aufgrund der Anregung von Kohlendioxidgas mittels Mikrowellen gemäß einem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
Gemäß der Darstellung in Fig. 9 umfaßt ein Kohlendioxidgaslaser 91 ein Paar Mikrowellenerzeugungseinrichtungen 62, die an Zweigrohren angeordnet sind, einen optischen Resonator 92, in dem CO2-Moleküle des Kohlendioxidgases aufgrund der Aufnahme von durch die Mikrowellenerzeugungseinrichtungen 62 erzeugten Mikrowellen angeregt werden, um von durch die angeregten CO2-Moleküle des Kohlendioxidgases abgegebenes Licht kohärent zu emittieren und um einen Laserstrahl abzugeben, ein Kühlsystem 83 und einen Referenzgaslaser 93 zur Einstrahlung eines Referenz-Laserlichts in den optischen Resonator 92, um die Intensität des Referenz-Laserlichts in dem optischen Resonator 92 zu verstärken.
Der optische Resonator 92 besteht aus einer Lichtverstärkungskammer 94, einem ersten Spiegel 95, der an einem Ende der Lichtverstärkungskammer 94 zum Leiten des von dem Referenzgaslaser 93 abgestrahlten Referenz-Laserlichts in die Lichtverstärkungskammer 94 dient, um das emittierte Licht mit der gleichen Frequenz wie der des Referenz-Laserlichts in der Lichtverstärkungskammer 94 zu emittieren, und einem zweiten Spiegel 96, der an dem anderen Endabschnitt der Lichtverstärkungskammer 94 zur Abgabe des emittierten Lichts dient, das in der Lichtverstärkungskammer 94 emittiert wird. Die Lichtverstärkungskammer 94 besteht aus Aluminium oder Kupfer, und die Querschnittsfläche der Lichtverstärkungskammer 94 in einer zur Gasströmungsrichtung senkrechten Ebene ist größer als die des Metall-Laserrohres 64.
Bei der obigen Anordnung des Kohlendioxidgaslasers 91 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden das in der Lichtverstärkungskammer 94 vorhandene Kohlendioxidgas und Stickstoffgas durch das Gebläse 38 zirkuliert, indem das Kohlendioxidgas und das Stickstoffgas der Lichtverstärkungskammer 94 durch die Gaszufuhrrohre 89 und die Zweigrohre in diese eingespeist werden, während das Kohlendioxidgas und das Stickstoffgas durch die Wärmetauscher 37 und 39 gekühlt werden. Wenn die durch die Mikrowellenerzeugungseinrichtungen 62 erzeugten Mikrowellen von einem Paar von Mikrowelleneinkopplungspunkten nahe einer Seite der Lichtverstärkungskammer 94 in die Zweigrohre eingekoppelt werden, wird das Stickstoffgas anfänglich durch die Mikrowellen in den Zweigrohren angeregt, und kombinierte Mikrowellen werden in der Lichtverstärkungskammer 94 gebildet, um die kombinierten Mikrowellen in der Lichtverstärkungskammer 94 gleichförmig zu verteilen. Ebenso strömen das Kohlendioxidgas und das angeregte Stickstoffgas mit äußerst geringer Geschwindigkeit in der Lichtverstärkungskammer 94, da die Querschnittsfläche der Lichtverstärkungskammer 94 in einer zur Gasströmungsrichtung senkrechten Ebene größer ist als die des Metall-Laserrohres 64. Ebenso wird Referenz-Laserlicht von dem Referenzgaslaser 93 in die Lichtverstärkungskammer 94 durch den ersten Spiegel 95 eingestrahlt. Daher wird das Kohlendioxidgas gleichförmig, entsprechend den elektrischen Feldern der kombinierten Mikrowellen in der Lichtverstärkungskammer 94 angeregt, emittiertes Licht mit der gleichen Frequenz wie der des Referenz-Laserlichts wird von dem angeregten Kohlendioxidgas emittiert, und das Referenz-Laserlicht wird verstärkt. In diesem Fall wird das das angeregte Kohlendioxidgas enthaltende Gas durch das Gaskühlelement 97 gekühlt, um das Kohlendioxidgas wirksam anzuregen. Danach wird ein Laserstrahl von dem Kohlendioxidgaslaser 91 abgegeben, um das verstärkte Referenz-Laserlicht abzugeben.
Da das emittierte Licht dieselbe Frequenz wie das Referenz- Laserlicht hat und von dem angeregten Kohlendioxidgas emittiert wird, kann demzufolge das Referenz-Laserlicht verstärkt werden.
Wie vorstehend beschrieben wird Kohlendioxidgas durch eine Vielzahl von außerhalb einer optischen Achse angeordneten Gaszufuhrrohren in ein sich entlang einer optischen Achse erstreckendes metallisches Laserrohr eingeführt, und durch ein Gebläse aus dem metallischen Laserrohr abgeführt, um das Kohlendioxidgas zu zirkulieren, und das in dem metallischen Laserrohr verweilende Kohlendioxidgas wird durch ein Gaskühlelement gekühlt. Mikrowellen, in denen elektrische Felder in unterschiedlichen Richtungen schwingen, werden induziert und an einem Paar von Mikrowelleneinkopplungspunkten der Gaszufuhrrohre nahe den Enden des metallischen Laserrohres eingekoppelt und in dem metallischen Laserrohr überlagert. Daher wird das in dem metallischen Laserrohr verweilende Kohlendioxidgas durch Aufnahme der Energie der kombinierten Mikrowellen gleichförmig angeregt, Licht wird von dem angeregten Kohlendioxidgas emittiert, das emittierte Licht wird wiederholt entlang der optischen Achse durch einen Vollreflexionsspiegel und einen Teilreflexionsspiegel reflektiert, wobei diese an beiden Endseiten der metallischen Laserrohre angeordnet sind, und das emittierte Licht tritt durch den Teilreflexionsspiegel hindurch. Da die Mikrowellen an den Mikrowelleneinkopplungspunkten eingekoppelt werden, wird das Licht stabil emittiert, die Geschwindigkeit des Kohlendioxidgases kann herabgesetzt werden, und die Länge des metallischen Laserrohres kann verkürzt werden.

Claims (10)

1. Gaslaser mit:
einer Vielzahl von Mikrowellenerzeugungselementen (62) zur Erzeugung von Mikrowellenstrahlung, bei der die elektrische Feldkomponente eine Vielzahl von Oszillationsrichtungen aufweist, und zur Einkopplung der Mikrowellenstrahlung in eine Vielzahl von Gaszufuhrrohren (40; 89), die nicht entlang einer optischen Achse an­ geordnet sind;
einem optischen Resonator (63; 82; 92), in dem sich die in den Gaszufuhrrohren durch die Mikrowellener­ zeugungselemente eingekoppelte Mikrowellenstrahlung überlagert und die Intensität der überlagerten Mikro­ wellenstrahlung in allen Richtungen in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene gleichförmig verteilt ist, und in dem das Gas aufgrund der Zufuhr einer elektrischen Energie der überlagerten Mikrowellenstrahlung gleichförmig angeregt wird, wobei der optische Resonator eine Kohärenz des von dem angeregten Gas emittierten Lichts bewirkt, indem das entlang der optischen Achse emittierte Licht den Resonator wiederholt durchläuft, und das emittierte Licht als Laserstrahl abgegeben wird;
einem Gaszirkulationselement (38) zur Zirkulation des in dem optischen Resonator befindlichen Gases, indem das aus dem optischen Resonator austretende Gas durch die Gaszufuhrrohre zu dem optischen Resonator zurückgeführt wird; und
einem Gaskühlelement (67; 97; 88) das um den optischen Resonator herum angeordnet ist, um das indem optischen Resonator befindliche Gas zu kühlen.
2. Gaslaser nach Anspruch 1, bei dem der optische Resonator umfaßt:
ein metallisches Laserrohr (64), in dem das durch das Gaszirkulationselement zirkulierte Gas enthalten ist, die Mikrowellenstrahlung überlagert wird, das Gas angeregt wird und das emittierte Licht erzeugt wird; und
eine Spiegelanordnung, bestehend aus einem an einem Ende des metallischen Laserrohres zur Reflexion des in dem metallischen Laserrohres erzeugten emittierten Lichts angeordneten Vollreflexionsspiegel (65); und
einem an dem anderen Ende des metallischen Laserrohres zur teilweisen Reflexion des durch den Vollreflexionsspie­ gel reflektierten emittierten Lichts angeordneten Teilreflexionsspiegel (66), der für das emittierte Licht als Laserstrahl teilweise durchlässig ist.
3. Gaslaser nach Anspruch 1, bei dem der optische Resonator umfaßt:
eine metallische Kammer (84), bei der das von den Gaszu­ fuhrrohren zugeführte Gas einem Seitenabschnitt der me­ tallischen Kammer zugeführt wird und an dem gegenüberliegenden Seitenabschnitt der metallischen Kammer durch das Gaszirkulationselement abgeführt wird, in der die Mikrowellenstrahlung überlagert wird, das Gas angeregt wird und das emittierte Licht erzeugt wird; und
eine Spiegelanordnung aus einem Paar von an beiden Enden der metallischen Kammer angeordneten Reflexionsspiegeln (85, 86) zur wiederholten Reflexion des in der metallischen Kammer erzeugten emittierten Lichts, und zur Verschiebung der optischen Achse des emittierten Lichts; und
einem Ausgangsspiegel (87) zum Durchlassen des emittierten Lichts als den Laserstrahl.
4. Gaslaser nach Anspruch 3, bei dem einer der Re­ flexionsspiegel (85) ein ebener Reflexionsspiegel und der andere Reflexionsspiegel (86) ein gekrümmter Reflexions­ spiegel ist.
5. Gaslaser nach Anspruch 1, der umfasst:
einen Referenz-Laser (93) zur Abstrahlung von Laser­ strahlung mit einer Referenzfrequenz;
eine metallische Kammer (94), bei der das von den Gaszu­ fuhrrohren zugeführte Gas einem Seitenabschnitt der metal­ lischen Kammer zugeführt wird und an dem gegenüberliegenden Seitenabschnitt der metallischen Kammer durch das Gaszirku­ lationselement (38) abgeführt wird, in der die Mikrowellen­ strahlung überlagert wird, das Gas durch die Mikrowellen­ strahlung angeregt wird und Strahlung mit der gleichen Frequenz wie die Strahlung des Referenz-Lasers (93) emittiert wird; und
eine Spiegelanordnung (95, 96), deren Spiegel jeweils an beiden Enden der metallischen Kammer angeordnet sind, um die Referenz-Laserstrahlung, die durch den Referenz-Laser abgestrahlt wird, in die metallische Kammer einzuleiten und das emittierte Licht als den Laserstrahl entlang der optischen Achse zu leiten.
6. Gaslaser nach Anspruch 1, bei dem jede durch die Mikrowellenerzeugungselemente (62) erzeugte Mikrowellenstrahlung an einer oder mehreren Stellen in ein Gaszufuhrrohr eingekoppelt wird.
7. Gaslaser nach Anspruch 2, bei dem das metallische La­ serrohr aus Aluminium oder Kupfer besteht.
8. Gaslaser nach Anspruch 3 oder 5, bei dem die metallische Kammer aus Aluminium oder Kupfer besteht.
9. Gaslaser nach Anspruch 1, bei dem die Mikrowel­ lenerzeugungselemente geerdet sind.
10. Gaslaser nach Anspruch 1, bei dem das Gas Kohlendioxid enthält.
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