DE19936955A1 - Gaslaser - Google Patents

Abstract

Ein Gaslaser (211) besitzt einen Entladungsraum (213), in welchem wenigstens ein Laserstrahl in Strahlausbreitungsrichtung (8) verläuft und welcher in Gaszufuhrrichtung (11) quer zu der Strahlausbreitungsrichtung (8) mit Lasergas geströmt ist. Zur Laserstrahlerzeugung sind wenigstens zwei Elektrodeneinheiten (214, 215) vorgesehen, welche jeweils eine sich in Strahlausbreitungsrichtung (8) erstreckende Elektrodenfläche ausbilden. Im Interesse einer hohen Leistung und eines guten Wirkungsgrades des Gaslasers (211) ist wenigstens eine der Elektrodeneinheiten (214, 215) in Gaszufuhrrichtung (11) lasergasdurchlässig, so daß der Entladungsraum (213) durch diese Elektrodeneinheit (214) hindurch mit Lasergas beschickt werden kann. DOLLAR A Ein weiterer Gaslaser weist ebenfalls Elektrodeneinheiten mit sich in Strahlausbreitungsrichtung erstreckenden Elektrodenflächen und darüber hinaus eine sich in der genannten Richtung erstreckende Entladungsraumwandung auf. Die Elektrodeneinheiten sind dabei in Richtung auf den Entladungsraum lasergasundurchlässig. Zur Sicherstellung einer hohen Leistung und eines guten Wirkungsgrades ist im Falle dieses Gaslasers vorgesehen, daß der Entladungsraum in Gaszufuhrrichtung quer zu der Strahlausbreitungsrichtung mit Lasergas beschickt wird, wobei wenigstens eine der Elektrodeneinheiten quer zu der Strahlausbreitungsrichtung von der Entladungsraumwandung beabstandet ist und letztere in ihrem von der genannten Elektrodeneinheit überdeckten Teil wenigstens ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Gaslaser mit einem Entladungsraum, im welchem wenigstens ein Laserstrahl in Strahlausbreitungs­ richtung verläuft, welcher unter Beschicken mit Lasergas in Gaszufuhrrichtung quer zu der Strahlausbreitungsrichtung sowie unter Abfuhr von Lasergas in Gasabfuhrrichtung mit Lasergas ge­ strömt ist und an welchem zur Laserstrahlerzeugung wenigstens zwei einander zugeordnete Elektrodeneinheiten angeordnet sind, wobei die Elektrodeneinheiten jeweils eine sich in Strahlaus­ breitungsrichtung erstreckende Elektrodenfläche ausbilden und die Elektrodenflächen der einander zugeordneten Elektrodenein­ heiten quer zu der Strahlausbreitungsrichtung voneinander beab­ standet sind. Die Erfindung betrifft weiterhin einen derartigen Gaslaser mit einer sich in Strahlausbreitungsrichtung erstrec­ kenden Entladungsraumwandung, wobei die einander zugeordneten Elektrodeneinheiten an der Außenseite der Entladungsraumwandung angeordnet und in Richtung auf den Entladungsraum lasergasun­ durchlässig sind.

Leistung und Wirkungsgrad der beschriebenen Gaslaser herkömmli­ cher Bauart zu erhöhen, hat sich die Erfindung zum Ziel ge­ setzt.

Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmals­ kombinationen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 9. In bei­ den Fällen setzt die Erfindung an der Erkenntnis an, daß Lei­ stung und Wirkungsgrad eines Gaslasers in starkem Maße von der Temperatur des in dem Entladungsraum befindlichen Lasergases abhängig sind. Bei Überschreiten einer Grenztemperatur, die im Falle von CO₂-Lasern im Bereich von 200 bis 300°C liegt, ist die Laserstrahlerzeugung stark beeinträchtigt. Die Temperatur des Lasergases im Entladungsraum ist folglich unterhalb des ge­ nannten Grenzwertes zu halten. Zu diesem Zweck kann der Entla­ dungsraum während des Gaslaserbetriebes permanent mit Lasergas verhältnismäßig niedriger Temperatur beschickt werden, mittels dessen die Temperatur des im Entladungsraum anstehenden Laser­ gases entsprechend eingestellt bzw. mittels dessen im Laufe des Laserprozesses erhitztes Lasergas aus dem Entladungsraum ver­ drängt wird. Das Ausmaß der erzielbaren Kühlung des Lasergases im Entladungsraum bzw. der Wärmeabfuhr aus dem Entladungsraum ist proportional zu dem den Entladungsraum durchsetzenden La­ sergas-Volumenstrom. Dieser wiederum hängt ab von der Strö­ mungsgeschwindigkeit des den Entladungsraum durchsetzenden Lasergases sowie von der Größe des für das Lasergas zur Verfü­ gung stehenden Strömungsquerschnittes, zunächst des Strömungs­ querschnittes für das Beschicken des Entladungsraumes mit La­ sergas. Der Maximierung des Strömungsquerschnittes beim Be­ schicken des Entladungsraumes mit Lasergas relativ niedriger Temperatur dienen die kennzeichnenden Merkmale der Patentan­ sprüche 1 und 9. Aufgrund der dort beschriebenen Ausbildung er­ findungsgemäßer Gaslaser kann dem Entladungsraum auch im Be­ reich der Elektrodeneinheiten "frisches" Lasergas zugeführt werden. Gemäß Patentanspruch 1 erfolgt dies unter Durchströmen der betreffenden Elektrodeneinheit mit Lasergas; nach Patentan­ spruch 9 wird die betreffende Elektrodeneinheit mit Lasergas umströmt, welches anschließend durch den oder die Lasergas­ durchtritte der Entladungsraumwandung in den Entladungsraum eintritt.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

Das kennzeichnende Merkmal von Patentanspruch 2 dient der Er­ zeugung einer über die betreffende Elektrodeneinheit gleichför­ migen Lasergasströmung.

Patentanspruch 3 beschreibt eine bevorzugte Art der Lasergasab­ fuhr aus dem Entladungsraum erfindungsgemäßer Gaslaser. Zwar kann das erhitzte Lasergas den Entladungsraum im Sinne der Er­ findung auch in Richtung der Strahlausbreitung verlassen; nach­ dem die Erstreckung des Entladungsraumes in Strahlausbreitungs­ richtung die Erstreckung des Entladungsraumes quer dazu in der Regel erheblich übersteigt, hätte das aus dem Entladungsraum abzuführende Lasergas in Strahlausbreitungsrichtung einen ver­ hältnismäßig langen, mit Strömungsverlusten behafteten Weg zu­ rückzulegen. Dementsprechend wäre das Lasergas dem Entladungs­ raum mit einer verhältnismäßig hohen Strömungsgeschwindigkeit zuzuführen. Damit aber wären dann wiederum hohe Strömungsverlu­ ste verbunden, die ihrerseits negative Folgen für den Wirkungs­ grad des gesamten Gaslasers hätten. Gemäß Patentanspruch 3 nun wird der Strömungsweg des den Entladungsraum erfindungsgemäßer Gaslaser durchsetzenden Lasergases im Interesse möglichst ge­ ringer Strömungsverluste minimiert. In diesem Sinne sind auch die Merkmale der Patentansprüche 4 und 10 zu verstehen.

Patentanspruch 5 betrifft eine Bauart erfindungsgemäßer Gasla­ ser, im Falle derer bei entsprechender Lasergasdurchlässigkeit für den Lasergasaustausch die gesamten Mantelflächen der sich in Strahlausbreitungsrichtung erstreckenden Elektrodenrohre zur Verfügung stehen können.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist die Ausbildung der lasergasdurchlässigen Elektrodeneinheiten erfindungsgemäßer Gaslaser. Besonders zweckmäßig sind Elektrodeneinheiten, wie sie in Patentanspruch 6 beschrieben sind. Der gesinterte Werk­ stoff setzt nämlich dem Lasergas einen lediglich geringen Strö­ mungswiderstand entgegen, so daß ein geringfügiger Druckunter­ schied an den Elektrodeneinheiten ausreicht, um das Lasergas durch diese hindurch strömen zu lassen. Die Vielzahl der Laser­ gasdurchlässe in dem gesinterten Material ergibt einen Strö­ mungsquerschnitt für das Lasergas, der an die Hälfte der sich quer zu der Gaszufuhrrichtung erstreckenden Fläche der Elektro­ deneinheiten heranreicht. Aufgrund ihrer elektrisch leitenden Eigenschaften lassen sich die in Patentanspruch 6 beschriebenen Elektrodeneinheiten ohne weiteres zur Erzeugung des für die La­ sergasentladung erforderlichen elektrischen Feldes verwenden. Von besonderem Vorteil ist der Umstand, daß die gesinterten Elektrodeneinheiten zugleich als Laminierungsgitter, d. h. als Einrichtungen zur Erzeugung einer gleichförmigen Lasergasströ­ mung, dienen können.

Die Patentansprüche 7 und 8 betreffen erfindungsgemäße Gasla­ ser, deren Entladungsraum eine sich in Strahlausbreitungsrich­ tung erstreckende Entladungsraumwandung aufweist. Um ein wirk­ sames Durchsetzen des Entladungsraumes mit Lasergas gewährlei­ sten zu können, ist zumindest im Bereich wenigstens einer in Gaszufuhrrichtung lasergasdurchlässigen Elektrodeneinheit we­ nigstens ein Lasergasdurchtritt vorgesehen, welcher mit der in Gaszufuhrrichtung lasergasdurchlässigen Elektrodeneinheit in Lasergas-Strömungsverbindung steht.

Der Erläuterung der Erfindung dienen die nachstehenden Fig. 1 bis 12, welche schematisiert und beispielhaft Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gaslasers zeigen.

Ausweislich Fig. 1 umfaßt ein Gaslaser 1 ein im Schnitt darge­ stelltes Gaslasergehäuse 2 mit einem kreiszylindrischen Entla­ dungsraum 3. An dem Entladungsraum 3 liegen sich einander zuge­ ordnete, als halbrohrartige Lochbleche ausgebildete und elek­ trisch gegeneinander isolierte Elektrodeneinheiten 4, 5 gegen­ über. Diese bilden Elektrodenflächen 6, 7 aus, die sich in ei­ ner strichpunktiert angedeuteten Strahlausbreitungsrichtung 8 des in dem Entladungsraum 3 erzeugten Laserstrahls erstrecken. Ein Rückspiegel 9 sowie ein Auskoppelspiegel 10 herkömmlicher Bauart begrenzen den Entladungsraum 3 in dessen axialer Rich­ tung.

Die Elektrodeneinheit 4 ist in einer durch einen Pfeil 11 ver­ anschaulichten Gaszufuhrrichtung lasergasdurchlässig und zu diesem Zweck mit entladungsraumseitigen Lasergasauslässen 12 versehen. Entsprechend ist die Elektrodeneinheit 5 in einer Gasabfuhrrichtung 13 lasergasdurchlässig. Stromaufwärts der La­ sergasauslässe 12 der Elektrodeneinheit 4 ist ein Leitgitter 14 für Lasergas angebrachte welches als Einrichtung zur gleichmä­ ßigen Verteilung des in Gaszufuhrrichtung 11 strömenden Laser­ gases auf die Lasergasauslässe 12 dient. Stromaufwärts des Leitgitters 14 findet sich ein Lasergaskühler 15, stromabwärts der Elektrodeneinheit 5 ein Lasergaskühler 16. Durch eine radi­ al außerhalb des Entladungsraumes 3 in Strahlausbreitungsrich­ tung 8 verlaufende und die halbrohrartigen Elektrodeneinheiten gegeneinander elektrisch isolierende Trennwand ist das Innere des Gaslasergehäuses 2 in einen Lasergaseintrittsraum 17 mit dem Leitgitter 14 und dem Lasergaskühler 15 sowie einen Laser­ gasaustittsraum 18 mit dem Lasergaskühler 16 unterteilt.

Ein Lasergasstrom wird mittels einer Lasergaspumpe 19 mit einem Antriebsmotor 20 erzeugt. Ausgehend von der Lasergaspumpe 19 strömt dabei Lasergas über eine Gaszufuhrleitung 21 in den La­ sergaseintrittsraum 17, wo es nach Passieren des Lasergasküh­ lers 15 und damit verbundener Abkühlung das Leitgitter 14 durchsetzt, ehe es durch die in Gaszufuhrrichtung 11 lasergas­ durchlässige Elektrodeneinheit 4 in den Entladungsraum 3 ein­ tritt. Dort anstehendes, durch den Laserprozeß erhitztes Laser­ gas wird aufgrund der beschriebenen Lasergaszufuhr durch die in Gasabfuhrrichtung 13 lasergasdurchlässige Elektrodeneinheit 5 aus dem Entladungsraum 3 verdrängt, passiert dann unter ent­ sprechender Abkühlung den Lasergaskühler 16 und strömt schließ­ lich über eine Gasabfuhrleitung 22 aus dem Lasergasaustritts­ raum 18 ab und der Lasergaspumpe 19 zu. Ein Hochfrequenz (HF)-Generator 23 ist an die Elektrodeneinheiten 4, 5 ange­ schlossen und legt an diese eine hochfrequente Wechselspannung zur Erzeugung des Laserstrahls an.

Aufgrund der beschriebenen Lasergasdurchlässigkeit der Elektro­ deneinheiten 4, 5 in Gaszufuhrrichtung 11 bzw. in Gasabfuhr­ richtung 13 kann der Entladungsraum 3 auf kürzestem Wege, mit geringem Strömungswiderstand und mit geringer Strömungsge­ schwindigkeit wirksam mit Lasergas durchsetzt werden. Die La­ sergastemperatur im Innern des Entladungsraumes 3 läßt sich folglich bei gutem Wirkungsgrad der Gesamtanordnung auf einem Niveau einstellen, bei welchem eine hohe Laserleistung gewähr­ leistet ist.

Ein Gaslaser 31, wie ihn Fig. 2 zeigt, stimmt im wesentlichen mit dem Gaslaser 1 nach Fig. 1 überein. Abweichend von der vorstehend beschriebenen Gaslaserbauart ist im Falle der Aus­ führungsform gemäß Fig. 2 als. Einrichtung zur gleichmäßigen Verteilung des dem Entladungsraum 3 zugeführten Lasergases kein Leitgitter sondern statt dessen eine sich verzweigende Gaszu­ fuhrleitung 51 vorgesehen. Entsprechend verzweigt ist eine Gas­ abfuhrleitung 52, über welche das erhitzte Lasergas aus dem Entladungsraum 3 abgesaugt wird. Die Lasergaskühlung erfolgt mittels Kühleinrichtungen, welche stromaufwärts der Verzweigun­ gen der Gaszufuhrleitung 51 sowie stromabwärts der Verzweigun­ gen der Gasabfuhrleitung 52 angeordnet sind. Durch das Zusam­ menwirken der sich verzweigenden Gaszufuhrleitung 51 und der sich verzweigenden Gasabfuhrleitung 52 ergibt sich im Innern des Entladungsraums 3 eine gleichförmige Lasergasströmung quer zu der Strahlausbreitungsrichtung 8.

In Fig. 3 ist, ein Gaslaser 61 dargestellt mit einem Entla­ dungsraum 63, der abweichend von den zuvor beschriebenen Gasla­ serbauarten einen Rechteckquerschnitt besitzt. Elektrodenein­ heiten 64, 65 sind plattenartig ausgebildet und erstrecken sich mit Elektrodenflächen 66, 67 in Strahlausbreitungsrichtung 8. Die Elektrodeneinheit 64 ist in Gaszufuhrrichtung 11, die Elek­ trodeneinheit 65 in Gasabfuhrrichtung 13 lasergasdurchlässig. Aufgrund der gewählten Anordnung der lasergasdurchlässigen Elektrodeneinheiten 64, 65 ergibt sich im Innern des Entla­ dungsraumes 63 ein Lasergasstrom in Richtung der geringsten Ab­ messung der Querschnittsfläche des Entladungsraumes 63. Der Strömungsweg des Lasergases im Innern des Entladungsraumes 63 ist also minimiert. Die auftretenden Strömungswiderstände kön­ nen daher auch bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten überwun­ den werden. Lediglich der Vollständigkeit halber sei angemerkt, daß auch im Falle des Gaslasers 61 ein Leitgitter, nämlich ein Leitgitter 74, zur Erzeugung einer gleichförmigen Lasergasströ­ mung verwendet wird. Zur Lasergaskühlung sind Lasergaskühler 75, 76 vorgesehen, die in eine Gaszufuhrleitung 81 bzw. in eine Gasabfuhrleitung 82 eingeschaltet sind. Im übrigen stimmt der Gaslaser 61 mit den Gaslaserbauarten nach den Fig. 1 und 2 bezüglich Aufbau und Wirkungsweise grundsätzlich überein.

Ausweislich Fig. 4 wird ein Entladungsraum 93 eines Gaslasers 91 begrenzt von halbrohrförmigen gesinterten Elektrodeneinhei­ ten 94, 95, welche entsprechend den Verhältnissen nach Fig. 1 durch eine Trennwand 115 elektrisch gegeneinander isoliert sind. Mittels der Trennwand 115 wird gleichzeitig das Innere eines Gaslasergehäuses 92 in einen Lasergaseintrittsraum 107 sowie einen Lasergasaustrittsraum 108 unterteilt. Die Elektro­ deneinheit 94 ist in Gaszufuhrrichtung 11, die Elektrodenein­ heit 95 in Gasabfuhrrichtung 13 lasergasdurchlässig. Der Entla­ dungsraum 93 wird dementsprechend quer zu einer Strahlausbrei­ tungsrichtung 8 mit Lasergas geströmt. Im übrigen stimmt der Gaslaser 91 mit den vorstehend erörterten Gaslaserbauarten überein.

Ein gegenüber dem Gaslaser 91 nach Fig. 4 vereinfachter Gasla­ ser 121 ist in Fig. 5 teilweise dargestellt. Dabei übernimmt ein Laserentladungsraum 123 gleichzeitig noch die Funktion ei­ nes Lasergasaustrittsraumes 138. Lasergas verhältnismäßig nied­ riger Temperatur wird über einen Lasergaseintrittsraum 137 in Gaszufuhrrichtung 11 durch eine gesinterte in der genannten Richtung lasergasdurchlässige Elektrodeneinheit 124 in das In­ nere des Entladungsraumes 123 aufgegeben. Aus dem Entladungs­ raum 123 strömt das erhitzte Lasergas in Strahlausbreitungs­ richtung 8 ab und gelangt nach Verlassen des Entladungsraumes 123 direkt in eine nicht gezeigte Gasabfuhrleitung, aus welcher es in bekannter Weise mittels einer Lasergaspumpe über einen Lasergaskühler abgesaugt wird. Im übrigen kann auch hinsicht­ lich Aufbau und Funktionsweise des Gaslasers 121 auf die vor­ ausgegangenen Ausführungen verwiesen werden.

Ein in Fig. 6 ausschnittweise gezeigter Gaslaser 151 besitzt einen kreiszylindrischen Entladungsraum 153, welcher in radia­ ler Richtung von halbrohrförmigen Elektrodeneinheiten 154, 155 aus gesintertem Metall begrenzt wird. Ebenso wie die Elektro­ deneinheiten 4, 5; 94, 95; 124, 125 nach den Fig. 1, 4 und 5 sind auch die Elektrodeneinheiten 154, 155 mittels einer Trenn­ wand elektrisch gegeneinander isoliert. Die Lasergasaufgabe in den Entladungsraum 153 erfolgt in Gaszufuhrrichtung 11 quer zu der Strahlausbreitungsrichtung 8 über beide Elektrodeneinheiten 154, 155. Die Gasabfuhrrichtung 13 fällt auch im Falle des Gas­ lasers 151 nach Fig. 6 mit der Strahlausbreitungsrichtung 8 zusammen. Dementsprechend dient auch der Entladungsraum 153 so­ wohl zur Laserstrahlerzeugung als auch als Lasergasaustritts­ raum 168. Die innerhalb eines Gaslasergehäuses 152 gebildeten und zu dem Entladungsraum 153 hin durch die Elektrodeneinheiten 154, 155 begrenzten Räume sind beide Lasergaseintrittsräume 167.

Mit einem Gaslaser 181 zeigt Fig. 7 einen Gaslaser koaxialer Bauart, einer Bauart, im Falle derer die Verwendung von laser­ gasdurchlässigen Elektrodeneinheiten von besonderem Vorteil ist. Gemäß Fig. 7 umfaßt der Gaslaser 181 Elektrodeneinheiten in Form konzentrischer Elektrodenrohre 184, 185. Die Elektro­ denrohre 184, 185 bestehen aus gesintertem Metall und bilden einen ringartigen Zwischenraum aus, der als Entladungsraum 183 dient.

Das Elektrodenrohr 184 ist in Gaszufuhrrichtung 11, das Elek­ trodenrohr 185 in Gasabfuhrrichtung 13 lasergasdurchlässig. Mittels einer Lasergaspumpe wird Lasergas in einen Lasergasein­ trittsraum 197 aufgegeben, von wo aus es in Gaszufuhrrichtung 11 durch das äußere Elektrodenrohr 184 hindurch in den Entla­ dungsraum 183 einströmt. Das dadurch aus dem Entladungsraum 183 verdrängte erhitzte Lasergas durchsetzt das innere Elektroden­ rohr 185 in Gasabfuhrrichtung 13 und gelangt dabei in einen kreiszylindrischen Lasergasaustrittsraum 198 im Innern des in­ neren Elektrodenrohres 185. Von dort aus wird das erhitzte La­ sergas durch die Lasergaspumpe angesaugt. Die zur Aufbereitung des Lasergases benötigten Lasergaskühler können sowohl in dem Lasergaseintrittsraum 197 sowie dem Lasergasaustrittsraum 198 als auch in Leitungen vorgesehen sein, über welche die Laser­ gaspumpe an die beiden genannten Räume angeschlossen ist. Der in dem Entladungsraum 183 erzeugte Laserstrahl breitet sich in axialer Richtung des Entladungsraumes 183 und somit parallel zur Achse des kreiszylindrischen Lasergasaustrittsraumes 198 aus. Dementsprechend ist es gerechtfertigt, der Achse des La­ sergasaustrittsraumes 198 das Bezugszeichen 8 für die Strahl­ ausbreitungsrichtung zuzuordnen.

Der besondere Nutzen von in Gaszufuhrrichtung bzw. in Gasab­ fuhrrichtung quer zu der Strahlausbreitungsrichtung lasergas­ durchlässigen Elektrodeneinheiten bzw. Elektrodenrohren, im Falle koaxialer Gaslaser resultiert daraus, daß der Entladungs­ raum derartiger Gaslaser, wie auch der Entladungsraum 183 gemäß Fig. 7, bei relativ großer axialer Erstreckung in radialer Richtung häufig relativ eng ist. Infolgedessen würde im Innern des Entladungsraumes einer Lasergasströmung in Strahlausbrei­ tungsrichtung ein erheblicher Strömungswiderstand entgegenge­ setzt. Beim Querströmen koaxialer Gaslaser, wie es im Falle des Gaslasers 181 nach Fig. 7 verwirklicht ist, steht dem Lasergas an beiden Elektrodenrohren ein großer Strömungsquerschnitt zur Verfügung, wobei gleichzeitig der von dem Lasergas im Innern des Entladungsraumes zurückzulegende Strömungsweg sehr klein ist. Dementsprechend reicht beispielsweise im Falle des Gasla­ sers 181 ein geringer Unterschied zwischen dem in dem Laserga­ seintrittsraum 197 und dem in dem Lasergasaustrittsraum 198 herrschenden Druck aus, um ein wirksames Durchsetzen des Entla­ dungsraumes 183 mit Lasergas zu gewährleisten. Nicht zuletzt aufgrund dieses Umstandes kann die Lasergasströmung von dem La­ sergaseintrittsraum 197 durch den Entladungsraum 183 in den La­ sergasaustrittsraum 198 auch bewerkstelligt werden mittels ei­ nes in dem Lasergasaustrittsraum 198 in axialer Richtung strö­ menden Mediums, welches das Lasergas nach Art einer Wasser­ strahlpumpe durch die Elektrodenrohre 184, 185 hindurch, in Fig. 7 von außen nach innen, ansaugt.

Ein weiterer Gaslaser koaxialer Bauart, nämlich ein Gaslaser 211 ist in Fig. 8 gezeigt. Dabei wird ein Entladungsraum 213 von einem ringraumartigen Zwischenraum zwischen Elektrodenein­ heiten in Form koaxialer Elektrodenrohre 214, 215 gebildet. Auch bei den Elektrodenrohren 214, 215 handelt es sich um ge­ sinterte Metallrohre. Das äußere Elektrodenrohr 214 ist in Gas­ zufuhrrichtung 11, das innere Elektrodenrohr 215 in Gasabfuhr­ richtung 13 lasergasdurchlässig. Auf der Außenwand des Elektro­ denrohres 214 verläuft eine kühlmittelführende Kühlwendel 236, entsprechend auf der Innenwand des Elektrodenrohres 215 eine kühlmittelführende Kühlwendel 237.

Die Lasergaszirkulation vollzieht sich wie vorstehend zu Fig. 7 beschrieben. Mittels einer Lasergaspumpe 229 in Form eines Radiallüfters wird Lasergas in einen Lasergaseintrittsraum 227 im Innern eines Gaslasergehäuses 212 gedrückt. Nach Passieren der Kühlwendel 236 und damit verbundener Abkühlung durchsetzt das Lasergas das äußere Elektrodenrohr 214 in Gaszufuhrrichtung 11 und gelangt dadurch in den Entladungsraum 213. Erhitztes La­ sergas strömt infolgedessen aus dem Entladungsraum 213 in Gas­ abfuhrrichtung 13 durch das innere Elektrodenrohr 215 in einen Lasergasaustrittsraum 228 und wird auf seinem Weg mittels der Kühlwendel 237 abgekühlt. Aus dem Lasergasaustrittsraum 228 wird das Lasergas schließlich mittels der Lasergaspumpe 229 in axialer Richtung des Lasergasaustrittsraumes 228 abgesaugt. Ein Laserstrahl ist in Fig. 8 strichpunktiert angedeutet. Die Strahlausbreitungsrichtung 8 wird durch einen Rückspiegel 219 sowie einen Auskoppelspiegel 220 definiert.

Der Gang des Laserstrahls im Innern des Entladungsraumes 213 ist im einzelnen in Fig. 8a gezeigt. Ermöglicht wird dieser Strahlengang durch die gewählte Ausbildung von Rückspiegel 219 und Auskoppelspiegel 220. So besitzt der Rückspiegel 219 in be­ kannter Weise eine konische Spiegelfläche; die Spiegelfläche des Auskoppelspiegels 220 verläuft helixartig um die in Fig. 8a strichpunktiert angedeutete gedachte Achse des Entladungs­ raumes 213 sowie in Richtung dieser Achse ansteigend.

Weitere Gaslaser koaxialer Bauart, nämlich ein Gaslaser 241 so­ wie ein Gaslaser 271, sind in den Fig. 9 und 10 teilweise dargestellt.

Gemäß Fig. 9 wird ein ringraumartiger Entladungsraum 243 von Elektrodeneinheiten in Form von Elektrodenrohren 244, 245 be­ grenzt. Die aus gewalztem Metall bestehenden Elektrodenrohre 244, 245 sind wendelartig geschlitzt und aufgrund dieser Schlitzung in Gaszufuhrrichtung 11 bzw. in Gasabfuhrrichtung 13 lasergasdurchlässig. Anders als im Falle der gesinterten Elek­ trodenrohre 184, 185; 214, 215 gemäß den Fig. 7 und 8 ist der Werkstoff der Elektrodenrohre 244, 245 als solcher nicht lasergasdurchlässig.

Gemäß Fig. 10 wird ein Entladungsraum 273 des Gaslasers 271 begrenzt durch Elektrodeneinheiten in Form von konzentrischen, kühlmittelführenden Kühlwendeln, welche Elektrodeneinheiten nach Art von Elektrodenrohren 274, 275 bilden. Elektrodenflä­ chen 276, 277 werden dabei durch die zu dem Entladungsraum 273 hin liegenden Wandungsteile der Elektrodenrohre 274, 275 ausge­ bildet. Die Lasergasdurchlässigkeit des äußeren Elektrodenroh­ res 274 in Gaszufuhrrichtung 11 sowie des inneren Elektroden­ rohres 274 in Gasabfuhrrichtung 13 stellt sich ein aufgrund der Abstände zwischen den einander benachbarten Wendelgängen der Elektrodenrohre 274, 275. Im Falle des Gaslasers 271 lassen sich die Elektrodenrohre 274, 275 außer zur Erzeugung des elek­ trischen Feldes für die Lasergasentladung auch zur Kühlung des Lasergases nutzen.

Im übrigen stimmen auch die vorgestellten koaxialen Gaslaser in Aufbau und Funktionsweise grundsätzlich miteinander sowie mit den zuvor beschriebenen Gaslaserbauarten überein.

Fig. 11 betrifft einen Gaslaser 301 mit einem Entladungsraum 3031 welcher durch eine in Strahlausbreitungsrichtung 8 verlau­ fende Entladungsraumwandung 328 aus dielektrischem Material um­ schlossen ist. Elektrodeneinheiten 304, 305 sind plattenartig ausgebildet und sitzen auf der Entladungsraumwandung 328 auf. In ihren von den Elektrodeneinheiten 304, 305 überdeckten Tei­ len ist die Entladungsraumwandung 328 mit Lasergasdurchtritten 329 versehen.

Lasergas wird in bekannter Weise mittels einer Lasergaspumpe in einen Lasergaseintrittsraum 317 im Innern eines Gaslasergehäu­ ses 302 aufgegeben. Von dort aus gelangt das Lasergas durch die Elektrodeneinheit 304 sowie die Lasergasdurchtritte 329 des von der Elektrodeneinheit 304 überdeckten Teiles der Entladungs­ raumwandung 328 in Gaszufuhrrichtung 11 in das Innere des Ent­ ladungsraumes 303.

Entsprechend verläßt erhitztes Lasergas den Entladungsraum 303 durch die Lasergasdurchtritte 329 in dem von der Elektrodenein­ heit 305 überdeckten Teil der Entladungsraumwandung 328 sowie durch die Elektrodeneinheit 305. Eine Trennwand 325 unterteilt das Innere des Gaslasergehäuses 302 in den Lasergaseintritts­ raum 317 sowie einen Lasergasaustrittsraum 318. Wie bereits im Falle des Gaslasers 61 nach Fig. 3 wird auch an dem Gaslaser 301 gemäß Fig. 11 das Lasergas in Richtung der geringsten Ab­ messung der Querschnittsfläche des Entladungsraumes, vorliegend des Entladungsraumes 303, in diesen aufgegeben bzw. aus diesem abgeführt.

Fig. 12 schließlich zeigt einen Gaslaser 331 mit in Richtung auf einen Entladungsraum 333 lasergasundurchlässigen Elektro­ deneinheiten 334, 335. Letztere sind quer zu der Strahlausbrei­ tungsrichtung 8 von einer Entladungsraumwandung 358 aus dielek­ trischem Material beabstandet, die sich in Strahlausbreitungs­ richtung 8 erstreckt. Elektrodenflächen 336, 337 der Elektro­ deneinheiten 334, 335 liegen einander an dem Entladungsraum 333 gegenüber. In ihren von den Elektrodeneinheiten 334, 335 über­ deckten Teilen ist die Entladungsraumwandung 358 mit Lasergas­ durchtritten 359 versehen. Die Aufgabe von Lasergas in den Ent­ ladungsraum 333 in Gaszufuhrrichtung 11 sowie das Abführen von Lasergas aus dem Entladungsraum 333 in Gasabfuhrrichtung 13 er­ folgt unter Umströmen der Elektrodeneinheiten 334, 335 durch die Lasergasdurchtritte 359 der Entladungsraumwandung 358.

Claims (10)

1. Gaslaser mit einem Entladungsraum (3, 63, 93, 123, 153, 183, 213, 243, 273, 303), in welchem wenigstens ein Laserstrahl in Strahlausbreitungsrichtung (8) verläuft, welcher unter Be­ schicken mit Lasergas in Gaszufuhrrichtung (11) quer zu der Strahlausbreitungsrichtung (8) sowie unter Abfuhr von Lasergas in Gasabfuhrrichtung (13) mit Lasergas geströmt ist und an wel­ chem zur Laserstrahlerzeugung wenigstens zwei einander zugeord­ nete Elektrodeneinheiten (4, 5; 64, 65; 94, 95; 124, 125; 154, 155; 184, 185; 214, 215; 244, 245; 274, 275; 304, 305) angeord­ net sind, wobei die Elektrodeneinheiten (4, 5; 64, 65; 94, 95; 124, 125; 154, 155; 184, 185; 214, 215; 244, 245; 274, 275; 304, 305) jeweils eine sich in Strahlausbreitungsrichtung (8) erstreckende Elektrodenfläche (6, 7; 66, 67; 276, 277) ausbil­ den und die Elektrodenflächen (6, 7; 66, 67, 276, 277) der ein­ ander zugeordneten Elektrodeneinheiten (4, 5; 64, 65; 94, 95; 124, 125; 154, 155; 184, 185; 214, 215; 244, 245; 274, 275; 304, 305) quer zu der Strahlausbreitungsrichtung (8) voneinander beabstandet sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine (4; 64; 94; 124; 154, 155; 184; 214; 244; 274; 304) der Elek­ trodeneinheiten (4, 5; 64, 65; 94, 95; 124, 125; 154, 155; 184, 185; 214, 215; 244, 245; 274, 275; 304, 305) in Gaszufuhrrich­ tung (11) lasergasdurchlässig ist und der Entladungsraum (3, 63, 93, 123, 153, 183, 213, 243, 273, 303) durch diese Elektro­ deneinheit (4; 64; 94; 124; 154, 155; 184; 214; 244; 274; 304) hindurch mit Lasergas beschickt wird.

2. Gaslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts von entladungsraumseitigen Lasergasauslässen (12) der wenigstens einen in Gaszufuhrrichtung (11) lasergasdurch­ lässigen Elektrodeneinheit (4; 64; 94; 124; 154, 155; 184; 214; 244; 274; 304) wenigstens eine Einrichtung (14, 51, 74) zur gleichmäßigen Verteilung des dem Entladungsraum (3, 63, 93, 123, 153, 183, 213, 243, 273, 303) zugeführten Lasergases auf die Lasergasauslässe (12) vorgesehen ist.

3. Gaslaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Lasergas aus dem Entladungsraum (3, 63, 93, 183, 213, 243, 273, 303) in Gasabfuhrrichtung (13) quer zu der Strahlausbreitungs­ richtung (8) abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ sätzlich zu der wenigstens einen in Gaszufuhrrichtung (11) la­ sergasdurchlässigen Elektrodeneinheit (4, 64, 94, 184, 214, 244, 274, 304) zumindest eine in Gasabfuhrrichtung (13) laser­ gasdurchlässige Elektrodeneinheit (5, 65, 95, 185, 215, 245, 275, 305) vorgesehen ist und durch letztere hindurch Lasergas aus dem Entladungsraum (3, 63, 93, 183, 213, 243, 273, 303) ab­ geführt wird.

4. Gaslaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Entladungsraum (63, 303) im Schnitt quer zu der Strahlaus­ breitungsrichtung (8) mit einer Querschnittsfläche ausgebildet ist, welche in Richtung von Flächenkoordinaten unterschiedliche Abmessungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ei­ ner in Gaszufuhrrichtung (11) lasergasdurchlässigen Elektroden­ einheit (64, 304) wenigstens eine in Gasabfuhrrichtung (13) la­ sergasdurchlässige Elektrodeneinheit (65, 305) in Richtung ei­ ner verhältnismäßig geringen, vorzugsweise der geringsten, Ab­ messung der Querschnittsfläche des Entladungsraumes (63, 303) gegenüberliegt.

5. Gaslaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit Elek­ trodeneinheiten in Form zweier Elektrodenrohre (184, 185; 214, 215; 244, 245; 274, 275) mit unterschiedlich großen Querschnit­ ten, wobei das Elektrodenrohr (185, 215, 245, 275) kleineren Querschnitts innerhalb des Elektrodenrohres (184, 214, 244, 274) größeren Querschnitts angeordnet und als Entladungsraum ein zwischen dem inneren (185, 215, 245, 275) und dem äußeren Elektrodenrohr (184, 214, 244, 274) verbleibender Zwischenraum (183, 213, 243, 273) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eines (184, 214, 244, 274) der Elektrodenrohre (184, 185; 214, 215; 244, 245; 274, 275) in Gaszufuhrrichtung (11) und das andere Elektrodenrohr (185, 215, 245, 275) in Gasabfuhrrichtung (13) lasergasdurchlässig ist und der Entladungsraum (183, 213, 243, 273) durch das erstgenannte Elektrodenrohr (184, 214, 244, 274) hindurch mit Lasergas beschickt und durch das zweitgenann­ te Elektrodenrohr (185, 215, 245, 275) hindurch Lasergas aus dem Entladungsraum (183, 213, 243, 273) abgeführt wird.

6. Gaslaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine in Gaszufuhrrichtung (11) und/oder wenigstens eine in Gasabfuhrrichtung (13) lasergas­ durchlässige Elektrodeneinheit (94, 95; 124; 154, 155; 184, 185; 214, 215) durch einen gesinterten, elektrisch leitenden Werkstoff gebildet ist bzw. sind.

7. Gaslaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Entladungsraum (303) eine sich in Strahlausbreitungsrich­ tung (8) erstreckende Entladungsraumwandung (328) aufweist, da­ durch gekennzeichnet, daß an der Außenseite der Entladungsraum­ wandung (328) wenigstens eine in Gaszufuhrrichtung (11) laser­ gasdurchlässige Elektrodeneinheit (304) vorgesehen ist und daß die Entladungsraumwandung (328) wenigstens einen Lasergasdurch­ tritt (329) aufweist, welcher mit der in Gaszufuhrrichtung (11) lasergasdurchlässigen Elektrodeneinheit (304) in Lasergas-Strö­ mungsverbindung steht.

8. Gaslaser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ sätzlich zu der wenigstens einen in Gaszufuhrrichtung (11) la­ sergasdurchlässigen Elektrodeneinheit (304) zumindest eine in Gasabfuhrrichtung (13) lasergasdurchlässige Elektrodeneinheit (305) vorgesehen ist und daß die Entladungsraumwandung (328) wenigstens einen Lasergasdurchtritt (329) aufweist, welcher mit der in Gasabfuhrrichtung (13) lasergasdurchlässigen Elektroden­ einheit (305) in Lasergas-Strömungsverbindung steht.

9. Gaslaser mit einem Entladungsraum (333), in welchem wenig­ stens ein Laserstrahl in Strahlausbreitungsrichtung (8) ver­ läuft, welcher unter Beschicken mit Lasergas in Gaszufuhrrich­ tung (11) sowie unter Abfuhr von Lasergas in Gasabfuhrrichtung (13) mit Lasergas geströmt ist und eine sich in Strahlausbrei­ tungsrichtung (8) erstreckende Entladungsraumwandung (358) auf­ weist, an deren Außenseite zur Laserstrahlerzeugung wenigstens zwei einander zugeordnete und in Richtung auf den Entladungs­ raum (333) lasergasundurchlässige Elektrodeneinheiten (334, 335) angeordnet sind, wobei die Elektrodeneinheiten (334, 335) jeweils eine sich in Strahlausbreitungsrichtung (8) erstrecken­ de Elektrodenfläche (3361337) ausbilden und die Elektrodenflä­ chen (336, 337) der einander zugeordneten Elektrodeneinheiten (334, 335) quer zu der Strahlausbreitungsrichtung (8) voneinan­ der beabstandet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Entla­ dungsraum (333) in Gaszufuhrrichtung (11) quer zu der Strahl­ ausbreitungsrichtung (8) mit Lasergas beschickt wird, wobei we­ nigstens eine (334) der Elektrodeneinheiten (334, 335) quer zu der Strahlausbreitungsrichtung (8) von der Entladungsraumwan­ dung (358) beabstandet ist und letztere in ihrem von der ge­ nannten Elektrodeneinheit (334) überdeckten Teil wenigstens ei­ nen Lasergasdurchtritt (359) aufweist, durch welchen hindurch der Entladungsraum (333) mit Lasergas beschickt wird.

10. Gaslaser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß La­ sergas aus dem Entladungsraum (333) in Gasabfuhrrichtung (13) quer zu der Strahlausbreitungsrichtung (8) abgeführt wird, wo­ bei wenigstens eine weitere Elektrodeneinheit (335) quer zu der Strahlausbreitungsrichtung (8) von der Entladungsraumwandung (358) beabstandet ist und letztere in ihrem von der betreffen­ den Elektrodeneinheit (335) überdeckten Teil wenigstens einen Lasergasdurchtritt (359) aufweist, durch welchen hindurch La­ sergas aus dem Entladungsraum (333) abgeführt wird.