DE19655152A1 - Gaslaser mit Wärmesenken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gaslaser vom Block-Typ mit einer Gaseinschluß-Baugruppe mit zwei parallelen, elektrisch isoliert angeordneten Elektroden zur Bildung eines im wesentlichen rechteckigen Gasentladungs-Querschnitts, der abgedichtet in der Gaseinschluß-Baugruppe mit einer Lasergasmischung gefüllt ist, einem HF-Anschluß für jede Elektrode zur Einspeisung von HF-Energie und eine Anordnung reflektierender optischer Elemente an gegenüberliegenden Enden der Gaseinschluß-Baugruppe als Laserresonator, wobei der minimale Abstand zwischen den Elektroden nicht kleiner ist als der maximale Querschnitt für eine fundamentale Mode eines stabilen Laserresonators, der im wesentlichen als Hohlraum-Laserresonator in jeder Richtung innerhalb des Entladungsbereichs betrieben wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gaslaser vom Block-Typ gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. So betrifft die Erfindung die Erzeugung von kohärentem Licht mit Gasentladungslaser-Einrichtungen und insbesondere einen Gaslaser vom Block-Typ, der eine verbesserte Elektroden-Baugruppe aufweist sowie einen mehr­ läufigen Resonator ohne Wellenleiter, d. h. mit freiem Hohlraum, verbesserter Wär­ meabfuhr und Kühlung.

Der Stand der Technik beschäftigt sich mit verschiedenen Wellenleitern und CO₂-Lasern vom Block-Typ, beispielsweise U. S. Patent 5,123,028, in Sp. 1. Z. 9 bis Sp. 3, Z. 13.

Die meisten Laser, die nicht blockförmig gestaltet sind, beispielsweise U. S. Patentschriften 4,169,251 und 4,805,182, benötigen eine ziemlich große Länge, um Energie zu liefern. Bei einer typischen, bekannten Reihenanordnung, beispielsweise in 4,169,251 liegen zwei lange isolierte Elektroden parallel zueinander, wobei ein HF-Einspeisung quer zu dem im Entladungsbereich zwischen den Elektroden und einem reflektierten Spiegel an jedem Ende des Resonanzhohlraums eingespeist wird, der in einem einzigen Durchgang durchlaufen wird. Um eine bestimmte Lei­ stung zu erzielen, muß der Hohlraum lang genug sein, um die Lichtverstärkung zu ermöglichen. So ist die Länge im Verhältnis zur Ausgangsleistung groß. Diese Bauweise führt zu dem Problem, daß die Länge des Lasers die Länge der außerhalb angeordneten Ausrüstung bestimmt, in der der Laser eingebaut wird. Große Längen für den Laser führen zu offensichtlichen Problemen, beispielsweise dazu, daß der Laser nicht mehr transportabel ist, auf normalen Tischen nicht benutzt werden kann und in der Herstellung teuer ist. Ein weiteres Problem solcher Reihenlaser mit Kombinationen aus Metall und Keramik (US 4,196,251) besteht darin, daß die me­ tallischen Elektroden und die keramischen Wandungen ungleichförmige thermische Ausdehnungen hervorrufen, die zu ernstlichen Problemen führen, nämlich zu einer mechanischen Instabilität und Fehlausrichtung infolge Deformierung des Laserroh­ res. So verbessert zwar US 4,805,182 die aus US 4,169,251 bekannte Anordnung, wenn man den Vorteil gleicher Werkstoffe ausnutzt, d. h. eine ganzmetallische Aus­ führung, so bleibt doch das Problem der großen Länge ungelöst, um bei dieser An­ ordnung Ausgangsleistung zu erzielen.

Somit ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine kompakte Laseranordnung und Resonator zu schaffen, so daß das Verhältnis von Länge zu Ausgangsleistung ver­ bessert wird, so eine anpassungsfähige Ausführung ermöglicht wird und damit zu­ sätzliche Anwendungen möglich sind.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein verbessertes Kühlsystem mit Wärme­ senken zu schaffen, so daß eine Verwerfung des Laserrohrs vermieden ist, sowie mechanische und betriebliche Instabilität und Fehlausrichtungen.

Ein weiteres Problem bei der in den vorgenannten Patenten vorgesehenen Rei­ henanordnung liegt im Effekt der "Wellenleiter"-Lichtreflektion an den Oberflä­ chen der Elektroden und Wänden der dielektrischen Bauteile neben der Entladungs­ zone infolge der großen Nähe dieser Flächen, die eine enge symmetrische Bohrung in der Entladungszone bilden, führen zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Energie im Strahl im Nahfeld, so daß der Strahl für viele Anwendungszwecke un­ geeignet ist. Wenn man auch dieses Problem mit einem gleichmäßiger verteilten Fernfeldstrahl oder durch Filterung vermeiden will, so sind doch solche Lösungen nicht immer verfügbar oder praktisch und führen mindestens zu zusätzlichen Ko­ sten. Bei einem kompakten Laser mit wenig Raum zwischen der Auskoppeloptik und der fokussierenden Optik sind solche Lösungen ohnehin nicht optimal.

Somit ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Gaslaser mit freiem Hohlraum in allen Richtungen zu schaffen, bei dem eine im wesentlichen gleich­ mäßige Energieverteilung sowohl im Nah- als auch im Fernfeld möglich ist, um so die Kosten zu verringern und ferner die Anwendungsmöglichkeiten des kompakten Lasers zu verbessern.

Wellenleiterlaser vom Block-Typ sind seit einiger Zeit bekannt. Siehe U. S. Patent 4,719,639. Ein jüngeres Beispiel zeigt U. S. Patent 5,123,028. Der Hauptvor­ teil dieser Wellenleiterlaser vom Block-Typ liegt darin, daß sie eine hohe Leistung in einem kurzen aktiven Medium erzeugen können. Dies deshalb, weil solche Laser einen Entladungsbereich aufweisen, der typischerweise rechteckig im Querschnitt ist, so daß die volle Breite des aktiven Mediums verfügbar ist, um eine größere Ausgangsleistung zu erzielen.

Die Verwendung von zwei unterschiedlichen Resonatortypen führt jedoch zum Hauptnachteil der bekannten Wellenleiterlaser vom Block-Typ, d. h. zu einer von Hause aus schlechteren Strahlqualität als bei den Lasern in Reihenbauform. Siehe P. Laakmann "The Market Continues to Grow for Sealed Carbon Dioxide Lasers", In­ dustrial Laser Review, Okt. 1993. Dieser Nachteil kann nur mit aufwendigen und relativ teueren optischen Systemen vermieden werden. Der resultierende Strahl eines derartigen Hybridgaslasers vom Block-Typ hat unterschiedliche Eigenschaften in unterschiedlichen Richtungen. In der schmalen Richtung erzeugen die Elektro­ denoberflächen einen Wellenleiter-Effekt. In der breiten Richtung gibt es keine physikalische Einschränkung und der Strahl formt sich in einem Laserresonator mit freiem Hohlraum. Das Ergebnis ist eine höhere Strahldivergenz für den austretenden Strahl längs der Wellenleiterachse (schmale Abmessung) im Verhältnis zur Nicht- Wellenleiterachse (breite Dimension), s. Fig. 19 in US 5,123,028. Diese geringe Strahlqualität kann zwar teilweise korrigiert werden, jedoch nur mit komplexen op­ tischen Systemen, die ziemlich teuer sind. Somit ist es auch eine Aufgabe der Erfin­ dung, einen Gaslaser vom Blocktyp mit hoher Leistung und hohem Wirkungsgrad zu schaffen, der einen stabilen Freiraumresonator ohne Wellenleiter in beiden Richtungen aufweist und damit einen gleichmäßigen Strahl hoher Qualität erzeugt und bei dem der Einbau von komplexen optischen Systemen unnötig ist.

Ferner sind Gaslaser vom Falttyp nicht neu, s. US 4,805,182 in den Fig. 5 und 6. Ferner sind Wellenleiter-Gaslaser vom Block-Typ bekannt, die von einer gefalte­ ten Bauweise Gebrauch machen, um höhere Leistung in kürzeren Anordnungen zu erzielen. So schildert US 5,353,297 einen hybriden Resonator, der als stabiler Wel­ lenleiter in der schmalen Achse und als instabiler Resonator für den negativen Zweig in der breiten Achse arbeitet. Ferner werden zwei Spiegel an jedem Ende der Elektroden verwendet, um eine gefaltete Strahlbahn in der breiten Achse zu erzie­ len. Damit sind die vorbeschriebenen Probleme angesprochen. Es ist somit auch eine Aufgabe der Erfindung, einen kompakten Gaslaser vom Block-Typ zu schaf fen, der ein einfaches, billiges, mehrläufiges optisches System benutzt, bei dem der Laserlichtstrahl in einem Nicht-Wellenleiter-Mode in allen Richtungen des Resona­ tor-Entladungshohlraums arbeitet.

Ein weiteres Problem bei solchen Gaslasern vom Block-Typ liegt in der Ab­ stützung der Elektroden im Laserrohr, um einen bestimmten Spalt zwischen den Elektroden isoliert gegenüber den Wandungen des Gehäuses bei minimaler Kapazi­ tät und guter thermischer Wärmeleitfähigkeit zu erzielen. Der Elektrodenspalt ist für den optimalen Laserbetrieb kritisch. Der Abstand zwischen den Elektroden und dem Gehäuse ist kritisch, um einerseits eine maximale Wärmeübertragung zu erhalten (ein kleiner Abstand ist günstig), und andererseits eine maximale Kapazität der Bauweise für die HF-Anpassung hoher Qualität (großer Abstand günstig). So ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Elektrodenabstützung für be­ stimmte Abstände zu schaffen, um die Betriebsparameter des Lasers zu optimieren.

Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. der Ansprüche 24 bis 29 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.

Ein Aspekt der Erfindung ist ein Gaslaser vom Block-Typ mit einer Gasein­ schluß-Baugruppe mit zwei parallelen, elektrisch isoliert angeordneten Elektroden zur Bildung eines im wesentlichen rechteckigen Gasentladungs-Querschnitts, der abgedichtet in der Gaseinschluß-Baugruppe mit einer Lasergasmischung gefüllt ist, einem HF-Anschluß für jede Elektrode zur Einspeisung von HF-Energie und einer Anordnung reflektierender optischer Elemente an gegenüberliegenden Enden der Gaseinschluß-Baugruppe als Laserresonator, wobei der minimale Abstand zwischen den Elektroden nicht kleiner ist als der maximale Querschnitt für eine fundamentale Mode eines stabilen Laserresonators, der im wesentlichen als Hohlraum-Laserreso­ nator in jeder Richtung innerhalb des Entladungsbereichs betrieben wird.

Nach einem weiteren Merkmal ist jede Elektrode eine lange T-förmige Elek­ trode aus anodisiertem Aluminium ist, die eine Aluminiumoxidbeschichtung mit einer Dicke von etwa 0,025 bis 0,01 mm aufweist.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß für jeden HF-Anschluß eine Öffnung in der Gaseinschluß-Baugruppe vorgesehen ist, durch welche der An­ schluß mit Spiel greift und ein Dichtring zwischen der Elektrode, dem Anschluß und der Baugruppe zusammengedrückt ist, um die Baugruppe abzudichten, ohne die Elektroden mit Kräften zu beaufschlagen.

Weitere Merkmale dieser Ausführungsform der Erfindung liegen darin, daß die reflektierenden optischen Elemente mindestens ein optisches Element mit einer konkaven Reflektionsfläche aufweisen, die reflektierenden optischen Elemente einen teilweise reflektierenden Auskoppler besitzen, die reflektierenden optischen Elemente einen mehrläufigen Laserresonator mit mindestens zwei optischen Ele­ menten bilden und der mehrläufige Laserresonator ein teilweise reflektierendes op­ tisches Element aufweist, das einen Reflektionskoeffizienten hat, der eine Funktion der Anzahl der Durchgänge im Resonator ist.

Ein weiteres Merkmal dieses Aspekts der Erfindung liegt darin, daß an jedem Ende der Gaseinschluß-Baugruppe eine optische Anordnung angeordnet ist, die je­ weils eine Stirnplatte mit einer Öffnung zum endseitigen Verschließen der Gasein­ schluß-Baugruppe aufweist, eine erste Stützplatte, die um einen Schwenkpunkt an der Stirnplatte befestigt ist, mindestens einen reflektierenden Spiegel, der an der ersten Stützplatte befestigt und mit der Öffnung in der Stirnplatte für Lichtdurchtritt aus dem Entladungsbereich ausgerichtet ist, einem zwischen der Stirnplatte und der ersten Stützplatte zusammengedrückten Dichtring zum Abdichten der Gaseinschluß- Baugruppe, wobei die erste Stützplatte um eine senkrechte Achse mit einer Schraube in einer horizontalen Ebene um den Schwenkpunkt und um eine horizontale Achse von einer Schraube in einer vertikalen Ebene um den Schwenkpunkt einstellbar ist.

Nach einem weiteren Merkmal dieses Aspekts der Erfindung ist vorgesehen, daß eine optische Baugruppe an der Vorderseite der Gaseinschlußgruppe angeord­ net ist und eine zweite Stützplatte eine Öffnung aufweist, die an der ersten Stützplatte um einen Schwenkpunkt befestigt ist, ein zweiter reflektierender Spie­ gel an der zweiten Stützplatte fluchtend zur Öffnung zur Reflektion von Licht und zum Austritt von Licht befestigt ist, ein Dichtring zwischen der ersten Stützplatte und der zweiten Stützplatte zur Abdichtung der Gaseinschluß-Baugruppe zusam­ mengedrückt ist und die zweite Stützplatte um eine vertikale Achse von einer Schraube in einer horizontalen Ebene gegenüber dem Schwenkpunkt und um eine horizontale Achse von einer Schraube in einer vertikalen Ebene zum Schwenkpunkt einstellbar ist.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mehrere feste, deformierbare Stützglieder zwischen den Elektroden angeordnet sind, mit denen der räumliche Abstand zwischen den Elektroden einstellbar ist.

Nach einem weiteren Merkmal dieses Aspekts der Erfindung ist vorgesehen, daß jedes Stützteil aus einem Ring und einer Schraube besteht, mit der entgegenge­ setzte Ringseiten in einer Richtung zum Aufspreizen der Elektroden in Querrichtung zusammendrückbar sind, bis die Elektroden fest in der Baugruppe montiert sind und daß die defomierbaren Bauteile aus anodisiertem (eloxiertem) Aluminium be­ stehen.

Nach einem weiteren Merkmal dieses Aspekts der Erfindung sind mehrere kurze zylindrische Abstandshalter mit kleinem Querschnitt zur Abstandshaltung der Elektroden gegenüber den Innenwandungen der Baugruppe vorgesehen, um eine minimale Kapazität zu erzielen.

Ein dritter Aspekt der Erfindung wird darin gesehen, daß jede Elektrode eine große Oberfläche nahe der Innenwandung der Gaseinschluß-Baugruppe aufweist, um die Wärmeübertragung zu verbessern, daß zwei lange Wärmesenken an die Außenflächen der Gaseinschluß-Baugruppe anschließen, nämlich nahe den großen Oberflächen der Elektroden innerhalb der Baugruppe, daß je eine Abdeckplatte an jede Wärmesenke befestigt ist, mehrere elastische Abstandshalter zwischen den Ab­ deckplatten und der Baugruppe vorgesehen sind und die Wärmesenken und die Ab­ deckplatten einen elastisch angeordneten Einschluß bilden, der die Gaseinschluß- Baugruppe (110) umgibt und eine gleichmäßige Wärmeübertragung zuläßt, während thermische, die Baugruppe defomierende Kräfte eliminiert sind.

Nach einem weiteren Merkmal dieses Aspekts der Erfindung ist vorgesehen, daß die Wärmesenken mehrere Gewindelöcher aufweisen und die Abdeckplatten mit mehreren konisch aufgebohrten Bohrungen versehen sind, die gegenüber den Gewindebohrungen leicht nach innen versetzt sind, so daß beim Einsetzen von Schrauben durch die konischen Bohrungen die Wärmesenken dicht an die Gasein­ schluß-Baugruppe anliegt, dabei die elastischen Abstandshalter zusammengedrückt werden und die Abdeckplatten in nahem Abstand zur Gaseinschluß-Baugruppe po­ sitionieren.

Bei einem vierten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, daß eine elektronische Baugruppe auf dem elastisch angeordneten Einschluß befestigt und an die HF-An­ schlüsse angeschlossen ist und daß jeweils eine Gebläseeinheit jede Wärmesenke abdeckt und mehrere Luftkanäle zum Abführen von Wärme aus der Gaseinschluß- Baugruppe und den elektronischen Komponenten bildet.

Nach einem weiteren Merkmal dieses Aspekts der Erfindung ist vorgesehen, daß in jeder Wärmesenke Rohre für Kühlflüssigkeit zur Wärmeabführung vorgese­ hen sind.

Weitere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei­ bung anhand der Zeichnung. So besitzt ein erfindungsgemäßer Gaslaser mit freiem Hohlraum folgende Vorteile:

• 1. eine kompakte Bauweise mit kurzer Länge und hoher Leistung, so daß der Laser transportabel ist und die Anwendungsfälle vervielfacht.
• 2. Die Wärmesenken-Baugruppe ist elastisch montiert, so daß Deformie­ rungen infolge Torsion vermieden sind und die mechanische und betriebliche Sta­ bilität erhöht ist.
• 3. Eine günstige geometrische Anordnung führt zu einer robusten Bauweise mit hoher Bauverdichtung, so daß die Gesamtgröße und Kosten verringert sind. 4. In der mehrgängigen Ausführung ist die Nahfeldverteilung der Energie im Laserstrahl im wesentlichen gleichmäßig, so daß der Laserstrahl in enger Nach­ barschaft des Auskoppelspiegels fokussierbar ist.
• 4. Die mehrläufige Bauweise läßt sich dazu verwenden, einen symmetri­ schen Gauss'schen Strahl mit gleicher Divergenz in allen Richtungen innerhalb des Strahlquerschnitts zu erzeugen, um damit besser ein einfaches Strahlaustrittssystem verwenden zu können.
• 5. Hohe thermische Wärmeleitfähigkeit und Wärmeabfuhr führt zu einer besseren Betriebsstabilität.

Die Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der räumlichen Zusammenhänge zwi­ schen dem Durchmesser des Gauss'schen Strahls im fundamentalen Mode und der Elektroden innerhalb des Hohlraumlasers vom Blocktyp gemäß der Erfindung (stabiler Resonator in beiden Richtungen).

Fig. 2 eine Seitenansicht (wie in Fig. 6 gesehen) des Strahlverlaufs innerhalb eines stabilen Hohlraumresonators mit zwei Durchgängen;

Fig. 3 eine Seitenansicht (wie in Fig. 6 gesehen) des Strahlverlaufs innerhalb eines stabilen Freiraumresonators mit fünf Durchgängen;

Fig. 4 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Elektroden und ihrer Abstützung;

Fig. 5 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Laserrohr-Bau­ gruppe;

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 5;

Fig. 7 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Laserrohr- und Wärmesenken-Baugruppe;

Fig. 7A ein vergrößerter Teilschnitt der konischen, versetzten Bohrungen für die Abdeckplatte der Fig. 7;

Fig. 8 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des erfindungsgemä­ ßen Hohlraumlasers vom Blocktyp mit Wärmesenke für eine elektronische Bau­ gruppe und Kühlgebläsen;

Fig. 8A eine Teilansicht einer Wasserkühlung;

Fig. 9 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der einstellbaren Spiegelbaugruppe an der Vorderseite des Lasers der Fig. 5;

Fig. 10 ein vergrößerter Schnitt der vorderen Spiegelbaugruppe längs der Li­ nien 10-10 in Fig. 9;

Fig. 11 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der hinteren Spie­ gelbaugruppe der Erfindung in Fig. 5;

Fig. 12 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 12-12 in Fig. 11;

Fig. 13, 14 und 15 schematische Schnitte weiterer abgeänderter Ausführungs­ formen eines Hohlraumlasers vom Block-Typ gemäß der Erfindung.

A. HOHLRAUM-GASLASER VOM BLOCK-TYP MIT EINEM RESONATOR FÜR MEHRERE DURCHGÄNGE

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, zielt die Erfindung auf einen Gaslaser 10 vom Slab- Typ mit einem stabilen Resonator und auf den fundamentalen Modus des stabilen Resonators ab. Das Ergebnis ist ein neuartiger Gaslaser vom Slab-Typ ohne Wellen­ leiter, d. h. ein Laser mit freiem Raum in beiden Richtungen.

Wie aus Fig. 1 schematisch hervorgeht, besitzt der Gaslaser 10 zwei parallele lange Elektroden 11, 12, die einen Entladungsraum mit der Höhe "A" und der Länge "L" bilden, an dessen Enden Spiegel 14, 15 mit den Durchmessern D2 und D1 vorgesehen sind. Der Gauss'sche Strahl 17 stellt den fundamentalen Modus des stabilen Resonators im Entladungsbereich dar, wenn eine Hochfrequenzanregung erfolgt. Der Auskoppelspiegel 15 ist nur teilweise reflektierend, so daß ein Laser­ lichtstrahl 16 austreten kann.

Die Parameter des Resonators und die Größe der Elektroden werden wie folgt gewählt: Der Durchmesser des fundamentalen Modus des Resonators 10 sollte klei­ ner als der Abstand A zwischen den Elektroden 11, 12 sein. Ist beispielsweise die Länge 500 mm, ist der Auskoppelspiegel flach und hat der Reflektorspiegel einen Krümmungsradius von 4,0 m, so beträgt der Außendurchmesser des Fundamental- Mode (nahe dem gekrümmten Spiegel) etwa 4,5 mm. Wird der Abstand zwischen den Elektroden zu A = 5,0 mm gewählt, und hat der Auskoppelspiegel eine klare Öffnung der gleichen Größe mit 5,0 mm, so kann der Laser den Fundamental-Mode erzeugen, wie dies Fig. 1 zeigt.

In diesem Fall ist aber die Effektivität der Ausnutzung des Gesamtvolumens des aktiven Mediums im Entladungsbereich sehr gering (beispielsweise nur etwa 30%, wenn die Breite "B" des Slab-Lasers (rechtwinklig zur Zeichenebene in Fig. 1 gemessen) nur 15 mm beträgt). Um die Effektivität der Ausnutzung zu vergrößern, wird ein mehrläufiger Resonator 30, 50 benutzt. In Fig. 2 besitzt dieser Resonator 30 drei Spiegel, nämlich einen konkaven Rückspiegel 31 mit totaler Reflektion und zwei vordere flache Spiegel 32, 34, nämlich einen (teilweise reflektierenden) Aus­ koppelspiegel 32 und einen flachen Zwischenspiegel 34 (totale Reflektion). Die Oberfläche des Auskoppelspiegels 32 liegt rechtwinklig zur optischen Achse des Systems; während der Rückspiegel 31 und der Zwischenspiegel 34 einen leichten Winkel zur optischen Achse des Systems einnehmen, so daß die mehrläufige Re­ flektion des Laserstrahls vom Spiegel 32 zum Spiegel 31 und zurück zum Spiegel 34 und dann wiederum zum Spiegel 31 und schließlich zum Spiegel 32 wandert, so daß der Strahl mehrfach (nämlich zweimal) das aktive Medium durchsetzt. Die Spiegel 31, 32, 34 liegen so, daß nach mehreren Refektionen an den Spiegeln der Strahl in die Ursprungslage am Auskoppelspiegel zurückkehrt und bei 33 austritt. In diesem Fall liegt die Ausnutzung des Mediums nahe 90%.

In Fig. 3 arbeitet der Resonator 50 ähnlich dem Resonator 30 in Fig. 2, mit der Ausnahme, daß die Anzahl der Durchgänge von zwei (Fig. 2) auf fünf steigt und von der Breite "B" der Elektroden abhängt. Der Auskoppelspiegel 52 für den Aus­ tritt des Lichtstrahls 53 ist teilweise reflektierend und der Rückspiegel 51 und Zwi­ schenspiegel 54 sind voll reflektierend. Beträgt A 5,0 mm und B 15 mm, dann stellt man fest, daß die optimale Anzahl der Durchgänge fünf ist. In diesem Fall ist die Ausgangsleistung maximal. Mit A 7 mm und B 21 mm beträgt der Abstand zwi­ schen den Spiegeln 500 mm und der Krümmungsradius des Rückspiegels ist 4 m, und dann beträgt die optimale Anzahl der Durchgänge acht oder neun (nicht darge­ stellt). Es ist wesentlich, darauf hinzuweisen, daß mit flachem Auskoppelspiegel 32, 52 und Zwischenspiegel 34, 54 (oder mit gleichem Krümmungsradius) die Struktur des Ausgangsmodus die gleiche ist wie bei einem Durchgang und nicht von der An­ zahl der Durchgänge abhängt. Die Anzahl der Durchgänge ändert nur die optimale Reflexion am Ausgangskoppler: Je größer die Anzahl der Durchgänge, desto größer ist die Gesamtverstärkung und desto kleiner ist somit der optimale Koeffizient der Reflektion am Auskoppelspiegel, um die optimale Ausgangsleistung zu erzielen. Beträgt beispielsweise für den vorgenannten Resonator mit nur einem Durchgang das optimale Reflektionsvermögen etwa 92%, so beträgt sie bei dem vorgenannten Resonator mit fünf Durchgängen etwa 70%.

B. ELEKTRODEN-BAUGRUPPE

Aus Fig. 4 geht hervor, daß die Elektroden-Baugruppe 90 der Erfindung zwei Elektroden 91, 92 von jeweils T-förmigem Querschnitt aufweist, mit aufrechten fla­ chen Flanschen 93 und einem inneren Querflansch 94. Die Elektroden sind aus Aluminium hergestellt und besitzen eine dicke, harte anodisierte Isolierbeschichtung aus Aluminiumoxid von 0,025 bis 0,01 mm Dicke. Auf der Innenseite des senkrech­ ten Flansches 93 jeder Elektrode gibt es zwei Einschnitte 95 im oberen Teil des Flansches 93 und zwei Einschnitte 95 im unteren Teil des Flansches 93. Jeder Ein­ schnitt hat einen flachen Boden 105. An der Außenseite des Flansches 93 jeder Elektrode gibt es zwei Ausschnitte 96, die etwa ein Viertel des Abstandes von je­ dem Elektrodenende angeordnet sind. Jeder Ausschnitt 96 ist vom anderen so beab­ standet, daß sie nahe dem oberen und unteren Außenrand jeder Elektrode 91, 92 liegen, um die Elektrodenbefestigung zu stabilisieren.

Werden die Elektroden bei der Montage zueinander gebracht, so wird ein Stützring 97 in jeweils ein Paar gegenüberliegender Einschnitte 95 eingepaßt und dient als deformierbare Abstützung, um einen vorbestimmten optimalen Abstand der Elektroden 91, 92 zu erzielen. Die Abstützungen 97 sind deformierbare Ringe. Jedes Abstützteil 97 läßt sich mit einer Schraube 98 deformieren, indem gegenüber­ liegende Seiten des Rings zusammengedrückt werden und damit die Elektroden 91, 92 auseinander, wobei sich Abstandshalter 99 (weiter unten beschrieben) nach außen an Innenwandungen eines Rohres (111) legen. Auf diese Weise erhält man den vorbestimmten optimalen Abstand zwischen den Elektroden an den oberen und unteren Enden sowie an der Vorder- und Rückseite entsprechend den Fig. 4 und 6, wobei die Elektroden 91, 92 symmetrisch und fest im Rohr 111 abgestützt sind. Die Ringe 97 sind vorzugsweise aus Aluminium und mit einer harten anodisierten Aluminiumoxid-Isolierbeschichtung versehen. Alternativ kann auch rostfreier Stahl Verwendung finden.

Kleine zylindrische Abstandshalter 99 passen in die paarweisen Ausschnitte 96 an den Außenseiten der Elektroden 91, 92 und rufen so einen bestimmten Abstand zwischen der Außenseite der senkrechten Flansche 93 der Elektroden 91, 92 und den Innenseiten des Rohres 111 hervor (Fig. 4, 6). Die zylindrischen Abstandshalter 99 können unterschiedliche Formen besitzen, wie Kugel oder Beilagscheibe. Die Abstandshalter 99 bestehen vorzugsweise aus Aluminium und besitzen ebenfalls eine harte anodisierte Aluminiumoxidbeschichtung. Alternativ kann man Keramik oder rostfreien Stahl verwenden.

Befestigungsblöcke 100 für HF-Einspeisung sind an den oberen Innenseiten der Elektroden 91, 92 mit Schrauben 101 in Bohrungen 102 befestigt und tragen HF-Anschlüsse 103, die mit einer HF-Quelle verbunden sind und sich isoliert durch die obere Wand des Rohrs 111 erstrecken. Wie noch erläutert wird, erfolgt über die HF-Einspeisung auch der Vakuum-Abschluß des Rohrs 111 über eine gasdichte Abdichtung.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, wird die Elektroden-Baugruppe 90 in das Rohr 111 eingebaut, wobei die Abstandshalter 99 in den Ausschnitten 96 sitzen und die Ab­ stützringe 97 in den Ausschnitten 95, wobei die Schrauben 98 bei Drehung im Uhr­ zeigersinn die Ringe 97 deformieren und dabei die Elektroden 91, 92 auseinander­ drücken und die Abstandshalter 99 fest in ihren Ausschnitten und an den Innenwän­ den des Rohres 111 halten, um so die Elektroden seitlich im Rohr in Lage zu halten, wobei sich ein Spalt 40 mit einem bestimmten schmalen Abstand "A" ergibt. Die Ringe 97 haben ferner Ausschnitte 104 (Fig. 4) an ihren Innenrändern, so daß die Umfangsabschnitte 106 der Ringe 97 in die Einschnitte 95 passen und über dem Boden 105 der Einschnitte 95 liegen (Fig. 4). Die senkrechte Höhe der Umfangsab­ schnitte 106 der Ringe 97 (Fig. 4) ist so gewählt, daß sie über die Oberseite und Unterseite 108 der Elektroden 91, 92 reichen und damit einen bestimmten oberen und unteren Abstand der Elektroden 91, 92 von der oberen und inneren Innenwand des Rohres 111 ergibt (Fig. 6), so daß damit die Elektroden 91, 92 im Rohr 111 auch senkrecht festgelegt sind. Auf diese Weise liegen die Elektroden sehr nahe an den Innenwänden des Rohres 111, sind aber zur Isolation beabstandet. Der bevor­ zugte Abstand von Elektrode zur Wand beträgt 0,5 mm. Durch Einhalten des Ab­ standes zwischen Elektroden und Rohr (je größer der Abstand, desto kleiner die Ka­ pazität) wird die der Baugruppe Elektrode/Rohr innewohnende Kapazität minimal gehalten und stört nicht die schnelle Anfangsregung der Elektroden von Seiten der HF-Einspeisung. Andererseits ist die thermische Leitfähigkeit umso größer, je klei­ ner der Abstand ist. Die Nähe der langen flachen Außenflächen 93 der Elektroden zu den Innenwandungen des Rohres 111 sorgt für eine gute thermische Leitfähig­ keit. Die Lasergasmischung wird ferner mit Helium, einem guten thermischen Lei­ ter, angereichert. Somit erzielt man einen optimalen Abgleich zwischen Werkstoff, Abstand und Gas, um für ein schnelles Starten des Lasers zu sorgen und um die Wärme aus dem Entladungsbereich 40 rasch abzuführen, so daß damit wesentlich zum Kühlen der Vorrichtung im Betrieb beigetragen wird.

Die vorgenannte Bauweise liefert einen Spalt 40 mit schmaler Breite "A" und einer Breitenabmessung "B" (Fig. 6) und mit einer Länge "L", wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.

C. LASERROHR-BAUGRUPPE

Gemäß Fig. 5 besteht die Laserrohr-Baugruppe aus der Elektroden-Baugruppe 90 der Fig. 4, dem Rohr 111, einer vorderen doppelten Spiegelbaugruppe 120 und einer hinteren Spiegelbaugruppe 150. Diese werden nachstehend beschrieben.

Die Laserbaugruppe 110 wird zusammengebaut, indem man zuerst die Elek­ trodenbaugruppe 90 in das Rohr 111 einsetzt und die Schrauben 98 im Uhrzeiger­ sinn verdreht, um die Abstandshalter an den Innenwänden des Rohres 111 symme­ trisch beabstandet festzulegen. Die HF-Anschlüsse 103 werden durch Scheiben 113 und Isolierringe 112 eingesteckt und in Gewindebohrungen 107 an den Befesti­ gungsblöcken 100 festgeschraubt, wobei sich eine weitere Befestigung der Bau­ gruppe 90 im Rohr 111 ergibt.

Gemäß Fig. 6 verschiebt sich der Abstandshalter 113 nach innen und drückt den Dichtring 112 an die Oberfläche 112a der Befestigungsblöcke 100, wenn der Anschluß 103 in die Gewindebohrung 107 eingeschraubt wird. Der Ring 112 drückt sich zusammen und dichtet die Innenwand 112b der Bohrung 114 im Rohr 111 ab, sowie auch den Außendurchmesser des Ausschnitts 112c im Anschluß 103. Die Abdichtung erfolgt ohne daß die Elektroden 91, 92 angehoben werden wegen des Spiels zwischen dem Anschluß 103 und dem Abstandshalter 113 in der Bohrung 114. Somit bleiben die Kräfte an den Elektroden 91, 92 gleichmäßig verteilt.

1. Vordere Doppelspiegel-Baugruppe

Fig. 5 zeigt die Baugruppe 120 für den doppelten Vorderspiegel, bevor sie dichtend an der Vorderseite des Rohres 111 befestigt wird. Die Abdichtung und Be­ festigung der Baugruppe 120 (wie auch der hinteren Spiegelbaugruppe 150) erfolgt vorzugsweise durch Schweißen. Es läßt sich dies aber auch durch Verkleben mit einem Epoxyharz oder mit einer Schraubbefestigung und Dichtring erzielen.

Wie aus den Fig. 5, 9 und 10 hervorgeht, besteht die vordere Spiegelbaugruppe 120 aus einer vorderen Stirnplatte 121 mit einer Ringnut 122 für einen Dichtring 125 und mit einer rechtwinkligen Strahlöffnung 123, die im wesentlichen dem Spalt 40 zwischen den Elektroden 91 und 92 entspricht.

Eine Stützplatte 127 für einen Zwischenspiegel ist an der Stirnplatte 121 mit drei Einstellschrauben lila, 131b und 131c befestigt, die durch Bohrungen 130 in der Stützplatte 127 greifen. Diese Schrauben sitzen in Gewindebohrungen 124 in der vorderen Stirnplatte 121, wobei der Ring 125a an den Ring 125 in der Nut 122 drückt und damit eine gasdichte Abdichtung bildet (Fig. 10). Ferner wird der Zwi­ schenspiegel 126 in einer Ausnehmung auf der Innenseite der Stützplatte 127 für den Zwischenspiegel gehalten (Fig. 10). Die Schrauben 131a und 131c liegen rechtwinklig zur Schraube 131b.

Der Spiegel 126 reflektiert total und wird von der Einstellschraube 131a in einer senkrechten Ebene um eine Horizontalachse eingestellt. Der Spiegel 126 läßt sich mit der Einstellschraube 131c in einer horizontalen Ebene um die vertikale Achse einstellen. Dreht man die Schrauben 131a und 131c, so kippt die Tragplatte 127 für den Zwischenspiegel in ihrer jeweiligen Ebene um den Befestigungspunkt der festen Schraube 131b. Der Dichtring 125 wird entsprechend gelockert, wenn an 131a, 131c die Einstellungen vorgenommen werden, ohne die Abdichtung zu verlie­ ren.

Die Stützplatte 127 hat eine zentrale Öffnung 128 und eine Ringnut 129 an der Außenseite für eine Auskoppelfassung. Ferner sind im Dreieck oder rechtwinkklig angeordnete Gewindebohrungen 132 für die Auskoppelfassung vorgesehen. Der Auskoppler 141 ist an der Zwischenspiegel-Stützplatte 127 mit Hilfe einer dreiecks­ förmigen Fassung 134 befestigt. Die Fassung 134 ist an der Stützplatte 127 so be­ festigt, daß der Ring 134a auf der Innenseite der Fassung 134 (Fig. 10) gegen den Dichtring 133 in der Nut 129 der Stützplatte 127 drückt und damit eine gasdichte Abdichtung herstellt. Die Auskopplerfassung 134 besitzt eine zentrale Öffnung 135 und an der Außenseite eine Ringnut 136 zum Einsetzen eines Dichtrings 140. Der Auskoppler 141 ist an der Außenseite der Fassung befestigt und drückt an den Dichtring 140 mit Hilfe einer Scheibe 141 (Fig. 10), die an der Fassung 134 mit Schrauben 143 befestigt ist, die in Bohrungen 144 der Scheibe 142 sitzen und in Gewindebohrungen 139 der Fassung 134 eingeschraubt sind. Die Fassung 134 ist an der Stützplatte 147 des Zwischenspiegels mit Einstellschrauben 137a, b, c befestigt, die durch Bohrungen 138 greifen und in Gewindebohrungen 132 der Auskoppler­ fassung an der Außenseite der Platte 127 befestigt sind. Die Schraube 137b bildet einen festen Schwenkpunkt, während die Schrauben 137a und 137c dazu recht­ winklig liegen und damit eine Einstellung in einer senkrechten Ebene um die hori­ zontale Achse mit Hilfe der Schraube 137c und einer horizontalen Ebene um eine vertikale Achse mit Hilfe der Einstellschraube 137a ermöglichen. Der Dichtring 133 wird somit zusammengedrückt und der Auskoppler 141 kann so rechtwinklig zur optischen Achse des Systems eingestellt werden.

Wie dies bekannt ist, sind mehrere optische Anordnungen möglich. Eine alter­ native Ausführungsform kombiniert die Funktion des Auskopplerspiegels 141, der teilweise reflektiert und teilweise durchlässig ist, mit der totalen Reflektion des. Zwischenspiegels 126 in einem einzigen Spiegel beispielsweise, dessen obere und untere Teile für diese getrennten Funktionen vorgesehen sind.

2. Rückspiegel-Baugruppe

Die Rückspiegel-Baugruppe 150, wie sie aus den Fig. 5, 11 und 12 ersichtlich ist, besteht aus einer hinteren Stirnplatte 151 zur Abdichtung des hinteren Endes des Rohres 111 mit einer zentralen Öffnung 152 passend zum Spalt 40 und an der Außenmitte mit einer Ringnut 153. In dieser sitzt ein hinterer Spiegeldichtring 155 und eine Spiegelfassung 157 für den Spiegel 156, ebenfalls total reflektierend, sitzt in einer Nut auf der Innenseite und ist an der hinteren Stirnplatte 151 befestigt, so daß der Ring 157a den Dichtring 155 in der Nut 153 zusammendrückt und damit gasdicht abdichtet (Fig. 12). Die Fassung 157 ist an der Stirnplatte 151 mit Einstell­ schrauben 159a, b und c befestigt, die durch Bohrungen 158 in der Fassung 157 greifen und in Gewindebohrungen 154 der Platte 151 eingeschraubt sind. Damit er­ gibt sich die gleiche dreiecksförmige Spiegeleinstellung, wie sie auch bei den bei­ den Spiegeln am vorderen Ende der Baugruppe 120 vorgesehen ist. Hier ist die Schraube 159a der Schwenkpunkt und die Schrauben 159b und 159c liegen recht­ winklig dazu, nämlich in einer horizontalen und vertikalen Ebene und ermöglichen so die Einstellung in horizontaler und vertikaler Ebene gegenüber der Schraube 159a.

D. LASERROHR-WÄRMEABLEITUNG

Diese Baugruppe 160 ist aus Fig. 7 erkennbar und besteht aus der Baugruppe 110 der Fig. 5 zusammen mit Kühlblechen 161, 162, Abdeckungen 164, 165 und Dichtringen 167. Die Kühlbleche sitzen seitlich an der Baugruppe 110 und sind mit Bohrungen 163 an ihren Innenseiten versehen. Die obere und untere Abdeckung 164, 165 ist mit mehreren ringförmigen Ausnehmungen 166 an den Innenseiten ver­ sehen. Aus Fig. 7A ist ersichtlich, daß die Bohrungen 169 in den Abdeckungen ko­ nisch und gegenüber den Gewindebohrungen 163 in den Kühlblechen 161, 162 leicht nach innen versetzt sind. Die Abdeckungen werden an den Kühlblechen 161, 162 mit Schrauben 168 befestigt, die durch die Abdeckung und die Bohrungen 169 gesteckt sind und in die Gewindebohrungen 163 der Kühlbleche eingeschraubt sind. Beim Festziehen der Schrauben 168 drücken sie auf die äußeren konischen Ränder der Bohrungen 169 und ziehen die Kühlbleche fest nach innen an die Außenseiten des Rohres 111 für eine gute Wärmeübertragung, wobei die Dichtringe 167 in den Ausnehmungen 166 eingeklemmt und an die Ober- und Unterseite des Rohres 111 angedrückt werden.

So bilden die Kühlbleche 161, 162 mit den Abdeckungen 164, 165 eine Bau­ gruppe für das Laserrohr 110 mit guter Wärmeableitung an die Kühlbleche über die Seitenflächen des Rohres 111, während die Abdeckungen 164, 165 von den zusam­ mengedrückten Dichtringen 167 elastisch von der Ober- und Unterseite des Rohres 111 beabstandet sind.

Diese Befestigung der Wärmesenken hat ganz besondere Vorteile, da das La­ serrohr und die Kühlbleche auf der gesamten Länge des Laserrohrs im Betrieb zum Gegensatz zum Stand der Technik kein Torsionsmoment erfahren. So sind erfin­ dungsgemäß die Wärmesenken und Abdeckungen fest an den Seitenflächen des La­ sers gehalten, während gleichzeitig die obere und untere Abdeckung von der Ober- und Unterseite der Laserbaugruppe 110 beabstandet sind und ein Kontakt nur über die zusammengedrückten Dichtringe 167 erfolgt. Anstelle des Dichtrings 167 kann auch ein anderes elastisches Abstandsteil Verwendung finden. Damit kann sich das Rohr 111 längen, sind aber Torsionsbeanspruchungen minimiert, welche dazu füh­ ren, daß Verwerfungen im rechteckigen Querschnitt der Gesamtanordnung auftre­ ten, so daß die Spiegel ihre Lage verändern. Gleichzeitig ist aber der Abstand zwi­ schen dem Rohr 111 und der elastisch befestigten Abdeckung klein genug, so daß die Wärmeleitfähigkeit aus der Laserrohr-Baugruppe 110 über die direkt kontaktie­ renden Wärmesenken 161, 162 mehr als ausreichend ist, um eine entsprechende Kühlung aller Komponenten zu erzielen.

E. ENDMONTAGE DES GASLASERS

Gemäß Fig. 8 besteht die fertige Gaslaser-Baugruppe 200 aus der Baugruppe 160 für das Rohr mit Wärmesenke, einer elektronischen Baugruppe 170 und zwei Gebläsegruppen 190, 191.

Die elektronische Baugruppe 170 ist mit mehreren, an sich bekannten Leiter­ platten 151 versehen, die mit verschiedenen elektronischen Komponenten bestückt sind und zu denen auch ein HF-Generator mit einer Impedanzanpassung 172 und andere elektronische Elemente gehören. Diese Komponenten sind zwischen zwei mit Fahnen versehenen Wärmesenken 176, 177 eingeschlossen und bilden die Bau­ gruppe 170. Eine Abdeckplatte 178 ist mit Schrauben 179 in Gewindebohrungen 180 an der Oberseite der Wärmesenken 176, 177 befestigt. Diese Baugruppe 170 ist an der Laserrohr-Baugruppe 160 mit Stirnplatten 181, 182 und Schrauben 184 in Bohrungen 185 und Gewindebohrungen 186 an den Enden der Baugruppen 160, 170 befestigt. So werden die Baugruppen 160, 170 von den Stirnplatten 181, 182 zusammengehalten. Gebläse 190, 191 sind seitlich an den Wärmesenken mit Schrauben 192 in Bohrungen 193 an den Seitenflächen der Wärmesenken 161, 162 und 176, 177 befestigt. Die Stirnplatte 181 hat eine Öffnung 183 für den Austritt des Lichtstrahls aus dem Auskoppelspiegel 141.

Da die Gebläseeinheiten an den Außenseiten der Wärmesenken liegen, bilden die Kühlbleche mehrere lange Kanäle, die von Luft in Längsrichtung durchströmt werden. Die Luft tritt beidseitig an jedem Ende der Kühlbleche aus. Damit wird die Wärme im System wirksam abgeleitet und Überhitzung ist vermieden.

Fig. 8A zeigt eine alternative Kühlung mit Flüssigkeit. Anstelle der Luftkanäle zwischen den Kühlblechen 161, 162 und 176, 177 sind Kästen 161a, 162a mit Roh­ ren für Kühlwasser vorgesehen. Dies hat den Vorteil einer geringeren Geräusch­ entwicklung, da man die Kühleinrichtung getrennt aufstellen kann, ferner Verun­ reinigungen infolge Schwebstoffen in der Luft vermieden, wie dies gerade für me­ dizinische Anwendungen gewünscht wird, sowie eine verbesserte Temperaturbe­ herrschung.

Die Fig. 13 bis 15 zeigen Abwandlungen des Elektrodensystems. Die bevor­ zugte Ausführungsform wurde aber bereits erläutert.

Fig. 13 zeigt zwei lange Basisplatten 300, die mit Schrauben 302 oben und unten an dem vorderen und hinteren Ende der Basisplatten am Gehäuse 301 befe­ stigt sind. Das Festziehen der Schrauben 302 erfolgt durch einen endseitig in das Rohr 301 einführbaren Schraubschlüssel, da die Schrauben 302 neben den Außen­ enden der Elektroden liegen. Hier sind an jeder Basisplatte 300 mit bekannten Mit­ teln mehrere lange Platten 303, 304 und 305 innenseitig befestigt, sowie eine Elek­ trode 306, die einen bestimmten Abstand von der anderen Elektrode 306 aufweist, die über entsprechende Platten 305, 304 und 303 an der Innenseite der anderen Ba­ sisplatte 300 befestigt ist. Wegen des elektrischen Kontaktes der Basisplatten 300 mit dem Gehäuse 301 über die Schrauben 302 sind die Abstandsplatten 303, 304, 305 isoliert und vorzugsweise aus anodisiertem Aluminium hergestellt. HF-Einspei­ sungen 13 verbinden die Anschlüsse 303 mit den Elektroden 306. In dieser Ausfüh­ rungsform ist nicht vorgesehen, die Elektroden auseinanderzuspreizen, um sie be­ abstandet zu halten. Infolge der übereinanderliegenden Platten 303, 304 und 305 ist die thermische Leitfähigkeit erhöht und die der Bauweise innewohnende hohe Ka­ pazität verringert.

Fig. 14 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit ähnlichen Ba­ sisplatten 300 am Gehäuse 301 und Elektroden 306 voneinander beabstandet an isolierenden Abstandsstücken 303, die an den Basisplatten 300 befestigt sind und in denen beidseits Nuten 303A und 303B eingefräst sind. Die kleineren Elektroden und die Nuten verringern die Gesamtkapazität, jedoch bleibt eine hohe Wärmeleitfähig­ keit erhalten.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform zeigt Fig. 15 mit größeren Elektroden 306, die unmittelbar an den Basisplatten 300 am Gehäuse 301 befestigt sind. An den Außenseiten der Elektroden 306 liegen Nuten 306A und verringern so die Kapazität der großen Elektroden. Die Betriebseigenschaften der Ausführungen gemäß den Fig. 14 und 15 sind denen der Fig. 13 überlegen. Die optimale Anord­ nung zeigt Fig. 6.

F. BAUMUSTER

Für die Abmessungen eines Baumusters sind folgende Maße vorgesehen:
A = 5,0 mm;
B = 15,0 mm;
L = 44,5 mm;
HF-Eingangsleistung = 300 W;
Frequenz = 40,6 Mhz;
Ausgangsleistung = 25 bis 30 W;
Wellenlänge = 10,6 mµ;
Umgebungstemperatur = 25°C;
5,6 m³/min (200 cfm) Kühlluft (100 cfm an jeder Seite)

Die Gasmischung ist CO₂, Stickstoff und Helium im Verhältnis 1 : 1 : 7 und 5 Vol-% Xenon bei einem Gesamtdruck zwischen 25 und 100 Torr.

Der bevorzugte Werkstoff für das Rohr, die Kühlbleche und Abdeckplatten ist Aluminium wegen der hohen thermischen Leitfähigkeit, geringer Kosten und einfa­ cher Herstellung.

Claims (3)

1. Gaslaser mit mehreren parallelen langen, elektrisch isolierten Elektroden, die in einem Gehäuse angeordnet sind und einen Gasentladungsbereich von recht­ eckigem Querschnitt bilden, mit einer im Gehäuse vorgesehenen Lasergasmischung, mit einem mit jeder Elektrode verbundenen HF-Einspeisungsanschluß und einer Anordnung reflektierender optischer Elemente, die an gegenüberliegenden Enden des Gehäuses befestigt sind und einen Laserresonator bilden, der bei Einspeisung von HF-Energie im Entladungsbereich arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß jede Elektrode (91, 92) eine große Oberfläche nahe der Innenwandung des Gehäuses (111) zur Verbesserung der Wärmeübertragung aufweist, zwei lange Wärmesenken (161, 122) an den Außenflächen des Gehäuses neben den großen Oberflächen der Elektroden innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, je eine Abdeckplatte (164, 165) an einer Wärmesenke befestigt ist und mehrere flexible Abstandshalter (167) zwi­ schen den Abdeckplatten und dem Gehäuse vorgesehen sind, wobei die Wärmesen­ ken und Abdeckplatten eine elastisch angeordnete Baugruppe bilden, welche das Gehäuse umschließt und eine gleichmäßige Wärmeübertragung ermöglicht, aber thermische, das Gehäuse deformierende Dehnungskräfte eliminiert.

2. Gaslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme­ senken mehrere Gewindebohrungen (163) aufweisen und die Abdeckplatten (164, 165) mit mehreren konisch aufgebohrten Bohrungen (169) versehen sind, die gegenüber den Gewindebohrungen leicht nach innen versetzt sind, so daß beim Ein­ setzen von Schrauben (168) durch die konischen Bohrungen die Wärmesenken (161, 162) dicht an die Gaseinschluß-Baugruppe anliegt, dabei die elastischen Ab­ standshalter (167) zusammengedrückt werden und die Abdeckplatten in nahem Ab­ stand zur Gaseinschluß-Baugruppe positionieren.

3. Gaslaser mit mehreren parallelen langen, elektrisch isolierten Elektroden, die in einem Gehäuse angeordnet sind und einen Gasentladungsbereich von recht­ eckigem Querschnitt bilden, mit einer im Gehäuse vorgesehenen Lasergasmischung, mit einem mit jeder Elektrode verbundenen HF-Einspeisungsanschluß und einer Anordnung reflektierender optischer Elemente, die an gegenüberliegenden Enden des Gehäuses befestigt sind und einen Laserresonator bilden, der bei Einspeisung von HF-Energie im Entladungsbereich arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß jede Elektrode (91, 92) eine große Oberfläche nahe der Innenwandung des Gehäuses (111) zur Verbesserung der Wärmeübertragung aufweist, ein ersten Paar langer Wärmesenken (161, 162) längs den Außenflächen des Gehäuses neben den großen Oberflächen der Elektroden innerhalb des Gehäuses vorgesehen ist, eine elektroni­ sche Baugruppe mit den HF-Anschlüssen (103) verbunden und zwischen einem zweiten Paar langer Wärmesenken (176, 177) neben dem ersten Paar Wärmesenken angeordnet ist, mehrere Verbindungsplatten (181, 182) die beiden Wärmesenken- Paare verbinden und einen Einschluß bilden, welcher die Wärmesenken und die elektronische Baugruppe umschließt und daß an den Wärmesenken mehrere Luftka­ näle zum Abführen von Wärme aus dem Gehäuse und den elektronischen Kompo­ nenten vorgesehen sind, und daß ein Gebläse (190, 191) für die Luftkanäle jeder Wärmesenke vorgesehen ist.