DE19802319A1

DE19802319A1 - Diffusionsgekühlter Gaslaser mit Mittelfrequenzanregung

Info

Publication number: DE19802319A1
Application number: DE1998102319
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Prof Dr Vioel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 1999-08-05

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen diffusionsgekühlten Gaslaser mit Anregungselektroden, die unter Zwischenordnung eines mit Lasergas gefüllten Freiraums und mindestens einer dielektrischen Schicht in einem freien Abstand d von weniger als 5 mm angeordnet sind, und mit einem Wechselspannungsgenerator, der zwischen den Anregungselektroden eine Wechselspannung mit einer Frequenz v von mehr als 10 kHz erzeugt.

Unter diffusionsgekühlten Gaslasern versteht man solche Gas laser, bei denen die Erwärmung des Lasergases, die mit seiner Anregung einhergeht und die ohne Wärmeabfuhr zu einer uner wünschten thermischen Besetzung des unteren Laserniveaus des Lasergases führt, zumindest im wesentlichen auf Diffusionswege abgeführt wird. Typischerweise werden die Anregungselektroden des Gaslasers gekühlt, um die Wärme abzutransportieren.

Die Zwischenordnung einer dielektrischen Schicht, die beispiels weise aus Glas, Quarzglas, Al₂O₃, BeO oder anderen Keramiken besteht, verhindert das Fließen eines direkten Stroms zwischen den Anregungselektroden und eine unerwünschte Bogenentladung im Lasergas.

Ein diffusionsgekühlter Gaslaser der eingangs beschriebenen Art ist aus der US 4 939 738 bekannt. Die Anregungselektroden sind plattenförmig ausgebildet und in einem freien Abstand von 1 bis 2 mm, insbesondere von 1,5 mm angeordnet. Dabei können dielek trische Schichten auf den Anregungselektroden als seitliche Begrenzungen des mit Lasergas gefüllten Freiraums vorgesehen sein. Die dielektrischen Schichten sind auf ihrer dem Lasergas zugekehrten Oberfläche mit einem metallischem Film überzogen. Um einen elektrischen Strom in der Ebene dieses metallischen Film zu verhindern, kann dieser Unterbrechungen aufweisen. Die Wechselspannung, die der Wechselspannungsgenerator bei dem bekannten diffusionsgekühlten Gaslaser zwischen den Anregungs elektroden erzeugt, weist eine Frequenz v von 80 bis 400 MHz auf. Wechselspannungsgeneratoren für diesen Frequenzbereich sind sehr aufwendig und damit kostspielig. Der Druck des Lasergases in dem Freiraum zwischen den Anregungselektroden beträgt gemäß der US 4 939 738 10 bis 200 mbar. Bis auf die Ausbildung des Wechselspannungsgenerators wird der bekannte diffusionsgekühlte Gaslaser bereits der Forderung nach einem einfachen und kostengünstigen Aufbau weitgehend gerecht.

Aus der DE 37 81 404 T2 ist ein hochfrequenzentladungsangeregter Laser bekannt. Dieser Laser ist konvektionsgekühlt. Die Anre gungselektroden sind an der Außenwandung eines Rohrs aus einem dielektrischen Material angeordnet, das den mit Lasergas gefüll ten Freiraum zwischen den Elektroden umgibt. Die Wanddicke des Rohrs aus dem dielektrischen Material, bei dem es sich um Quarz handelt, liegt im Bereich von 1 bis 10 mm. Die Frequenz der Wechselspannung, die der Wechselspannungsgenerator dieses bekannten Gaslasers zwischen den Anregungselektroden erzeugt, beträgt 1 MHz und 10 MHz. In diesem Frequenzbereich ist es bereits möglich, den Wechselspannungsgenerator auf der Basis von Halbleiterbausteinen auszubilden. Der aus der DE 37 81 404 T2 bekannte Gaslaser erfüllt dennoch die Forderung nach einem kostengünstigen Gaslaser nicht, weil für die Konvektionskühlung des Lasergases ein erheblicher apparativer Aufwand zu betreiben ist.

Aus R. Nowack et al.: Diffusionsgekühlte CO₂-Hochleistungslaser in Kompaktbauweise, Laser und Optoelektronik 23 (3)/1991, Seiten 68 bis 81 geht ein Gaslaser hervor, der demjenigen, der in der US 4 939 738 beschrieben ist, weitgehend identisch ist. Aller dings befindet sich in der Veröffentlichung aus Laser und Optoelektronik kein Hinweis auf eine dielektrische Schicht zwischen den Anregungselektroden. Zusätzlich zu den Ausführungen in dem US-Patent ist jedoch angegeben, warum der Wechsel spannungsgenerator mit einer Frequenz von mindestens ca. 100 MHz bei dem bekannten Gaslaser arbeiten muß. Innerhalb einer an die Anregungselektroden angrenzenden Grenzschicht mit einer mittle ren Dicke von d_GS = v_D/2πv, wobei v_D die mittlere Driftgeschwin digkeit der Elektronen in der Laser-Gasentladung ist, tritt eine Verarmung an Elektronen und damit ein Abfall des Wirkungsgrads bei der nutzbaren Anregung des Lasergases auf. Da die mittlere Driftgeschwindigkeit der Elektronen in einer CO₂-Laser-Gas entladung beispielsweise ca. 10⁵ m/s beträgt, liegt die Dicke einer Grenzschicht bei einer Anregungsfrequenz von beispiels weise v = 10 MHz bei ca. 1,6 mm. Damit ist keine nennenswerte Laseraktivität bei einem freien Abstand der Anregungselektroden von unter 3,2 mm zu erwarten. Daraus, daß in einem Gaslaser die Grenzschichtdicke wesentlich kleiner sein sollte als der freie Abstand d der Anregungselektroden, ergibt sich die Forderung nach einer Anregungsfrequenz von mindestens ca. 100 MHz für einen freien Abstand d von 1 bis 2 mm.

Die zusätzliche Anordnung eines Dielektrikums zwischen den Anregungselektroden hat bislang noch nicht dazu geführt, von dem Ansatz abzurücken, daß innerhalb der Grenzschicht d_GS = v_D/2πv keine wirksame Anregung des Lasergases erfolgen kann. Dies ergibt sich nicht nur unter Berücksichtigung der Offenbarung der US 4 939 738, die denselben Laser zeigt, wie in Laser und Optoelektronik beschrieben, und zusätzlich auf die mögliche Anordnung einer dielektrischen Schicht hinweist, sondern auch durch die DE 43 03 158 A1. Die letztgenannte Druckschrift betrifft einen konvektiv gekühlten Gaslaser mit einem den mit Lasergas gefüllten Freiraum umgebenden Rohr aus einem dielek trischen Material. Auch in diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß sich an der Innenwandung des Entladungsrohres sogenannte Entladungsrandschichten bilden, wobei die hier umgesetzte Energie für den Laserprozeß nicht genutzt werden kann. Die Dicke dieser Randschichten steht in Beziehung mit der Frequenz der Wechselspannung zwischen den Anregungselektroden, wobei die Wirksamkeit der Anregung insbesondere in dem Frequenz bereich bis hinab zu einigen 100 kHz vermindert ist, in dem kostengünstige Generatoren auf Halbleiterbasis verfügbar sind.

Aus N. Kuzomoto et al.: Fast Axial Flow CO₂ Laser Exited by Silent Discharge; IEEE J. Quantum. Elektron., Vol. 26, No. 6, June 1990, Seiten 1130 bis 1134 ist ein konvektionsgekühlter Gaslaser bekannt, bei dem die Elektroden wiederum an der Außenseite eines Rohrs aus einem dielektrischen Material angeordnet sind, das den mit Lasergas gefüllten Freiraum umgibt. Bei einem Innendurchmesser des Rohrs von 14 mm beträgt die Frequenz der Wechselspannung zwischen den Anregungselektroden etwa 100 kHz. In diesem Frequenzbereich sind kostengünstige Spannungsgeneratoren auf Halbleiterbasis verfügbar. Der bekannte Gaslaser ist jedoch insgesamt nicht kostengünstig, weil seine Konvektionskühlung einen hohen apparativen Aufwand erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen diffusions gekühlten Gaslaser der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, der einen insgesamt kostengünstigen Aufbau aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem diffusionsgekühlten Gaslaser der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Frequenz v der Wechselspannung zwischen den Anregungselektroden die nachstehende Ungleichung (I) erfüllt:

v < (3.10⁴ m/s)/d (I).

Die Erfindung löst sich von der Vorstellung, daß in einer Grenzschicht, die mit abnehmender Frequenz der Wechselspannung zwischen den Anregungselektroden anwächst, keine effektive Anregung des Lasergases erfolgen kann. Unter Berücksichtigung einer mittleren Driftgeschwindigkeit der Elektronen in einer CO₂- Laser-Gasentladung von ca. 10⁵ m/s ergeben alle Frequenzen, die die obige Ungleichung (I) erfüllen, eine Grenzschichtdicke, die größer als der halbe freie Abstand der Anregungselektroden ist. Dennoch wird bei dem neuen Gaslaser nicht nur eine ausreichende, sondern sogar eine nutzbare Anregung des Lasergases mit einem guten Wirkungsgrad beobachtet. Dies mag auf die dielektrische Schicht zwischen den Anregungselektroden zurückzuführen sein. Im Stand der Technik ist eine solche dielektrische Schicht bzw. die damit bewirkte dielektrische Behinderung einer Bogenentladung im Lasergas bislang nicht genutzt worden, um den bekannten Grenz schichteffekt auszuschalten. Vielmehr ist auch im Zusammenhang mit eine dielektrische Schicht aufweisenden Gaslasern von eben dieser zur Anregung des Lasergas es nicht beitragenden Grenz schicht ausgegangen worden.

Besonders überraschend ist es, daß der neue diffusionsgekühlte Gaslaser auch mit einer Frequenz v der Wechselspannung zwischen den Anregungselektroden betrieben werden kann, die die nachste hende Ungleichung (II) erfüllt:

v ≦ (1,5.10⁴ m/s)/d (II).

Bei Frequenzen v gemäß der Ungleichung II beträgt der freie Abstand d zwischen den Anregungselektroden nicht mehr als eine einfache Grenzschichtdicke nach der bisherigen Abschätzung aus dem Stand der Technik. Bei einem so geringen freien Abstand der Anregungselektroden dürfte überhaupt keine Anregung des Laser gases durch die Wechselspannung zu beobachten sein.

Die geringen freien Abstände der Anregungselektroden bei dem neuen Gaslaser ermöglichen eine besonders einfache Diffusions kühlung des Lasergases über die Anregungselektroden und ggf. über die zwischengeordnete dielektrische Schicht. Gleichzeitig kann der Wechselspannungsgenerator bei den auftretenden, relativ kleinen Frequenzen v aus einfachen Halbleiterbausteinen aufge baut sein. Insgesamt ist der neue Gaslaser daher besonders kostengünstig herzustellen.

Bei dem kleinen freien Abstand d der Anregungselektroden ist es erforderlich, die Anregungselektroden relativ großflächig auszu bilden, um ein ausreichendes Volumen an Lasergas anregen zu können. Um dabei homogene Entladungsbedingungen über die gesamte Fläche der Anregungselektroden zu erhalten, sollten die Anre gungselektroden keinen Krümmungsradius aufweisen, der kleiner ist als ihr freier Abstand d. Vorzugsweise ist ein etwaiger Krümmungsradius deutlich größer als der freie Abstand d der Anregungselektroden.

Besonders bevorzugt sind plattenförmig ausgebildete und parallel zueinander angeordnete Anregungselektroden, zwischen denen eine homogene Entladung zur Anregung des Lasergases aufgebaut werden kann.

Der freie Abstand d der Anregungselektroden beträgt vorzugsweise zwischen 1 und 3 mm. Bei diesem geringen Abstand ist die Ableitung von überschüssiger Wärme aus dem Lasergas über die Anregungselektroden besonders einfach.

Bei dem neuen Gaslaser sollte jede Oberfläche jeder dielektri schen Schicht, die an das Lasergas angrenzt, nichtmetallisch ausgebildet sein. Das heißt, um bei den niedrigen Frequenzen der die Gasentladung anregenden Wechselspannung den geringen freien Abstand der Anregungselektroden realisieren zu können, darf die dielektrische Schicht nicht mit einem Metall beschichtet sein, um beispielsweise ihre optischen Eigenschaften für das zu erzeu gende Laserlicht oder ihre katalytischen Eigenschaften für eine Rekombination zersetzten Lasergases zu verbessern. Entsprechend ist es bei dem neuen Gaslaser bevorzugt, wenn zwischen dem Lasergas in dem Freiraum und jeder Anregungselektrode eine dielektrische Schicht angeordnet ist. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, nur eine dielektrische Schicht vor einer Anregungselektrode oder im Bereich mitten zwischen den beiden Anregungselektroden anzuordnen. Im letzten Fall setzt sich der freie Abstand d zwischen den Anregungselektroden aus den beiden Abständen der beiden Anregungselektroden zu der zwischen Ihnen befindlichen dielektrischen Schicht zusammen.

Um zu kompensieren, daß bei dem neuen Gaslaser eine metallische Beschichtung der dielektrischen Schicht mit Katalysatorwirkung für die Rekombination von zersetztem Lasergas nicht in Frage kommt, kann der zwischen den Anregungselektroden vorgesehene, mit dem Lasergas gefüllte Freiraum mit einem geschlossenen Gasreservoir in Verbindung stehen. Das Gasreservoir bildet dann eine Reserve für frisches, nicht-zersetztes Lasergas.

Zudem kann in dem Gasreservoir mindestens ein Katalysator für eine Rekombination von infolge der Anregung zersetztem Lasergas vorgesehen sein. Als Katalysatoren kommen die Edelmetalle Gold, Platin und Palladium sowie andere bekannte Materialien mit katalytischer Wirkung in Frage. Das jeweilige Material ist im Einzelfall auf das verwendete Lasergas abzustimmen. Bei dem Lasergas kann es sich um CO₂, HeNe, CO und andere bekannte Lasergase handeln. Der neue Gaslaser kann auch als Excimer-Laser konzipiert sein.

Für das Gasreservoir kann ein unterer und ein oberer Anschluß an den Freiraum vorgesehen sein. Auf diese Weise ist ein durch die Erwärmung des Lasergases in dem Freiraum zwischen den Anregungs elektroden einsetzender Auftrieb für den Austausch des Laserga ses mit dem Gasreservoir ausnutzbar. Der Austausch erfolgt angesichts des geringen freien Abstands der Anregungselektroden und des daraus resultierenden Strömungswiderstands mit einer nur geringen Rate, die keinesfalls für eine konvektionelle Kühlung des Gaslasers ausreichen würde. Sie ist aber gezielt für den Austausch des Lasergases nutzbar, um zersetztes Lasergas abzuführen. Bei einem neuen Gaslaser mit unterem und oberem Anschluß für das Gasreservoir an den Freiraum ist eine bestimmte Ausrichtung des Gaslasers bei seinem Betrieb einzuhalten, damit der Auftrieb des Lasergases in dem Freiraum zwischen dem unteren und dem oberen Anschluß tatsächlich zum Austausch des Lasergases genutzt werden kann. Allerdings ist keine aufwendige Justierung des neuen Gaslasers gegenüber einer Vertikalen erforderlich, und Ausrichtungsfehler von einigen Grad sind unschädlich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungs form des neuen diffusionsgekühlten Gaslasers,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Gaslaser gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Fig. 2 entsprechenden Querschnitt durch eine gegenüber den Fig. 1 und 2 abgeänderte Ausführungs form des Gaslasers,

Fig. 4 einen Fig. 2 entsprechenden Querschnitt durch eine weitere gegenüber den Fig. 1 und 2 abgeänderte Ausführungsform des Gaslasers und

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine weiterentwickelte Ausfüh rungsform des neuen diffusionsgekühlten Gaslasers.

Der in Fig. 1 dargestellte Gaslaser 1 weist zwei plattenförmige Anregungselektroden 2 auf. Die Anregungselektroden 2 sind wassergekühlt und weisen hierzu Wasseranschlüsse 3 auf, über die Wasser in Richtung von Pfeilen 4 und 5 ein- bzw. wieder austritt. Die Anordnung der Wasseranschlüsse ist in Fig. 1 nur bei der oberen Anregungselektrode 2 sichtbar. An den einander gegenüberliegenden Oberflächen grenzt an jede Anregungselektrode 2 eine Schicht 6 aus einem dielektrischen Material an. Zwischen den beiden dielektrischen Schichten 6 verbleibt zwischen den Anregungselektroden 2 ein Freiraum 7, der mit einem Lasergas 8 gefüllt ist. Das Lasergas 8 wird durch eine elektrische Ent ladung zwischen den Anregungselektroden 2 angeregt, die von einer Wechselspannung hervorgerufen wird. Die Wechselspannung wird von einem Wechselspannungsgenerator 9 zwischen den beiden Anregungselektroden 2 hervorgerufen. Der diffusionsgekühlte Laser 1 gemäß Fig. 1 weist weiterhin einen Endspiegel 12 und einen Auskoppler 10 in geeigneter geometrischer Anordnung auf, um eine austretenden Laserstrahl 11 zu erzeugen.

Einzelheiten der Funktionsweise des diffusionsgekühlten Lasers 1 gemäß Fig. 1 werden nun anhand von Fig. 2 erläutert. In Fig. 2 sind wie in den folgenden Fig. 3 und 4 die Details der Wasserkühlung der Anregungselektroden 2 nicht dargestellt. Fig. 2 gibt aber im Gegensatz zu Fig. 1 richtig wieder, daß die dielektrischen Schichten 6 seitlich über die Anregungselek troden 2 überstehen, um Überschläge zwischen den Anregungselek troden 2 zu verhindern. Der in Fig. 2 eingezeichnete und mit d bezeichnete freie Abstand der Anregungselektroden 2 entspricht der Dicke des Freiraums zwischen den einander zugewandten Oberflächen der dielektrischen Schichten 6. Der freie Abstand d beträgt typischerweise 2 mm. Die von dem Wechselstromgenerator 9 erzeugte Wechselspannung weist eine Frequenz von weniger als 10 MHz auf und liegt typischerweise in der Größenordnung von 100 kHz bis 1 MHz. Unter diesen Randbedingungen dürfte nach bisheri gem Kenntnisstand keine in Laserstrahlung umsetzbare Anregung des Lasergases 8 in dem Freiraum 7 möglich sein, da sich an den Oberflächen des Dielektrikums 6 inaktive Grenzschichten aus bilden müßten, die dicker wären als der freie Abstand d. Dennoch wird bei dem Gaslaser 1 gemäß den Fig. 1 und 2 eine nutzbare Anregung des Lasergases 8 beobachtet, die einem guten Wirkungs grad der mit dem Wechselspannungsgenerator 9 eingespeisten Energie entspricht. Um dies zu erreichen, dürfen allerdings die dem Freiraum 7 zugekehrten Oberflächen der dielektrischen Schichten 6 nicht metallisch beschichtet sein, um beispielsweise die optischen Eigenschaften dieser Grenzflächen zu verbessern oder eine katalytische Wirkung mit der Zielrichtung einer Rekombination von zersetztem Lasergas zu erzielen. Weiterhin ist der Laser 1 gemäß den Fig. 1 und 2 mit einem relativ großen Druck des Lasergases 8 von ca. 200 bis 1100 mbar zu betreiben. Alle Merkmale des Gaslasers 1 führen umgekehrt zu einem besonders kostengünstigen Aufbau. Die Diffusionskühlung des Lasergases 8 durch die Wasserkühlung der Anregungselektroden 2 ist viel weniger aufwendig als eine Konvektionskühlung des Lasergases 8 in einem offenen System. Der Wechselspannungs generator, der eine Wechselspannung zwischen den Anregungs elektroden 2 im Bereich von 100 kHz bis maximal 10 MHz erzeugt, kann aus einfachen Halbleiterbausteinen aufgebaut sein. Der vergleichsweise hohe Druck des Lasergases 8 in den Freiraum 7 ist, insbesondere wenn er oberhalb 800 mbar in die Größenordnung des Umgebungsdrucks kommt oder diesen sogar etwas überschreitet, mit nur geringem Aufwand bei der Abdichtung des Freiraums 7 gegenüber dem Eintreten von Fremdgasen aus der Umgebung verbunden. Die typischen niedrigen Drücke von maximal 200 mbar in dem Freiraum 7 beinhalten immer die erhöhte Gefahr, daß Verunreinigungen aus der Umgebung in das Lasergas eindringen.

Bei der in Fig. 3 angedeuteten alternativen Ausführungsform des Gaslasers 1 ist nur eine dielektrische Schicht 6 im Grenzbereich einer Anregungselektrode 2 gegenüber dem Freiraum 7 vorgesehen. Die andere Anregungselektrode 2 grenzt unmittelbar an den Freiraum 7 an. Hierdurch kann die Wärmeabfuhr aus dem Lasergas 8 zu der Anregungselektrode 2 ohne dielektrische Schicht verbessert werden. So ist es bei der Anregungselektrode 2 ohne die dielektrische Schicht möglich, auf eine Wasserkühlung beispielsweise zugunsten einer Luftkühlung zu verzichten.

Bei der Ausführungsform des Gaslasers 1 gemäß Fig. 4 kann sogar bei beiden Anregungselektroden 2 auf eine Wasserkühlung zugun sten einer Luftkühlung verzichtet werden, weil eine dielektri sche Schicht 6 mit Abstand zu beiden Anregungselektroden 2 angeordnet ist und so den Freiraum 7 in zwei Teilräume 7' und 7'' unterteilt. Bei dieser Anordnung bestimmt sich der in Beziehung zu der Wechselspannung des Wechselspannungsgenerators 9 stehende freie Abstand d der Anregungselektroden 2 aus der Summe der Teilabstände d₁ und d₂. Bei von der obigen Angabe von 2 mm für den freien Abstand d abweichenden freien Abständen d gilt für die Wechselspannung v des Wechselspannungsgenerators:

v < (3.10⁴ m/s)/d (I),

wobei die Frequenz v immer oberhalb 10 kHz liegt. Vorzugsweise liegt die Frequenz v oberhalb 100 kHz und erfüllt die nach stehende Ungleichung (II):

v ≦ (1,5.10⁴ m/s)/d (II).

Die in Fig. 5 dargestellte weiterentwickelte Ausführungsform des Gaslasers 1 weist ein Gasreservoir 13 auf, das mit dem Freiraum 7 zwischen den Anregungselektroden 2 kommuniziert. In der dargestellten Querschnittsebene des Gaslasers werden der Freiraum 7 und das Gasreservoir 13 durch zwei Rohrabschnitte 14 und 15 begrenzt, die aus dielektrischem Material bestehen und die auch die dielektrischen Schichten 6 zwischen den Anregungs elektroden 2 ausbilden. Dabei entspricht die Anordnung der dielektrischen Schichten 6 zwischen den Anregungselektroden 2 im wesentlichen dem Aufbau des Gaslasers gemäß den Fig. 1 und 2. Allerdings sind die Anregungselektroden 2 hier nicht plattenför mig ausgebildet. Zumindest die in dem inneren Rohr 15 angeord nete Anregungselektrode 2 weist dem Freiraum 7 zugekehrt eine gekrümmte Oberfläche auf. Jedoch ist der Krümmungsradius dieser Oberfläche deutlich größer als der freie Abstand d der Anregungselektroden 2. Die beiden Rohre 14 und 15 aus dem dielektrischen Material sind so angeordnet, daß der freie Abstand d zwischen den Anregungselektroden 2 für den minimalen Abstand der beiden Rohre steht. In der Folge ist der freie Querschnitt des Gasreservoirs 13 immer größer als der freie Abstand d. Weiterhin sind die Rohre 14 und 15 so angeordnet, daß sich ein unterer Anschluß 16 und ein oberer Anschluß 17 des Gasreservoirs 13 an den Freiraum 7 zwischen den Anregungselek troden 2 ergibt. In der Folge kann durch die elektrische Entladung zwischen den Anregungselektroden 2 aufgewärmtes Lasergas 8 in Richtung eines Pfeils 18 nach oben aufsteigen und zieht neues Lasergas aus dem Reservoir 13 in Richtung eines Pfeils 19 nach. Auf diese Weise wird das gesamte Gasvolumen des Gasreservoirs 13 bei längerer Betriebsdauer des Gaslasers 1 ausgenutzt. Zudem sind an den Wandungen der Rohre 14 und 15 im Bereich des Gasreservoirs 13 Katalysatoren 20 vorgesehen, die eine Rekombination vom infolge der elektrischen Entladung zwischen den Anregungselektroden 2 zersetztem Lasergas 8 begünstigen. Auf diese Weise sind die Voraussetzungen für einen Dauerbetrieb des Gaslasers 1 geschaffen. Das Material der Katalysatoren 20 ist auf das jeweilige Lasergas 8 abzustimmen. Der neue Gaslaser 1 ist nicht auf die Verwendung eines bestimmten Lasergases beschränkt. Das in der Fig. 5 keine Wasserkühlung für die Anregungselektroden 2 dargestellt ist, bedeutet nicht, daß hier auf eine solche Wasserkühlung verzichtet werden kann. Insbesondere für die innerhalb des Rohrs 15 angeordnete Anregungselektrode 2 sollte eine Wasserkühlung vorhanden sein. Dabei ist denkbar, das Rohr 15 unmittelbar als Führung für Kühlwasser zu verwenden.

Bezugszeichenliste

1

Gaslaser

2

Anregungselektrode

3

Wasserzufuhr

4

Pfeil

5

Pfeil

6

dielektrische Schicht

7

Freiraum

8

Lasergas

9

Wechselspannungsgenerator

10

Auskoppler

11

Laserstrahl

12

Endspiegel

13

Gasreservoir

14

Rohr

15

Rohr

16

unterer Anschluß

17

oberer Anschluß

18

Pfeil

19

Pfeil

20

Katalysator
d freier Abstand
v Frequenz

Claims

1. Diffusionsgekühlter Gaslaser mit Anregungselektroden, die unter Zwischenordnung eines mit Lasergas gefüllten Freiraums und mindestens einer dielektrischen Schicht in einem freien Abstand d von weniger als 5 mm angeordnet sind, und mit einem Wechsel spannungsgenerator, der zwischen den Anregungselektroden eine Wechselspannung mit einer Frequenz v von mehr als 10 kHz erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz v der Wechselspannung die nachstehende Ungleichung (I) erfüllt:
v < (3.10⁴ m/s)/d (I).

2. Gaslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz v der Wechselspannung die nachstehende Ungleichung (II) erfüllt:
v ≦ (1,5.10⁴ m/s)/d (II).

3. Gaslaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselspannungsgenerator (9) aus Halbleiterbausteinen aufgebaut ist.

4. Gaslaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Anregungselektroden (2) keinen Krümmungsradius aufweisen, der kleiner ist als ihr freier Abstand d.

5. Gaslaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregungselektroden (2) plattenförmig ausgebildet und parallel zueinander angeordnet sind.

6. Gaslaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der freie Abstand d der Anregungselektroden (2) zwischen 1 und 3 mm beträgt.

7. Gaslaser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß jede Oberfläche jeder dielektrischen Schicht (6), die an das Lasergas (8) angrenzt, nichtmetallisch ausgebildet ist.

8. Gaslaser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß der zwischen den Anregungselektroden (2) vorge sehene Freiraum (7) mit einem geschlossenen Gasreservoir (13) in Verbindung steht.

9. Gaslaser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gasreservoir (13) mindestens ein Katalysator (20) für eine Rekombination von infolge der Anregung zersetztem Lasergas (8) vorgesehen ist.

10. Gaslaser nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß für das Gasreservoir (13) ein unterer Anschluß (16) und ein oberer Anschluß (17) an den Freiraum (7) vorgesehen sind.