DE2031805B2 - Gaslaser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gaslaser der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher angegebenen Gattung.

Bei einem Ljkannten Gaslaser dieser Art ist die Spiegel-Fenster-Anordnung dreiteilig aufgebaut und besteht aus einem Spiegelelem.nt. einer Deckelplatte und einer Fensterscheibe. Das .^coiegelelement ist mit einer zentralen Bohrung versehen und weist eine Innenfläche auf, die mit einem Krümmungsradius von 6 m konkav ausgebildet ist und einen reflektierenden Melallfilm trägt. Das Spiegelelement ist in einer Aussparung der Deckelplatte befestigt, die luftdicht mit dem Laserroh-· verschraubt und ebenfalls zentral durchbohrt ist. Diese Deckelplattenbohrung ist von außen mit der Fensterscheibe aus dünnem, infraroidurchlässigem Material verschlossen (Optics and Spectroscopy, Band 25, Sept. 1968, Nr. 3, Seiten 225 und 226).

Die Mehrteiligkeit dieser Anordnung begründet einen erheblichen konstruktiven bzw. herstellungstechnischen Aufwand. Sie ist überdies mit dem Nachteil geringer Betriebssicherheit verknüpft, da neben der unvermeidlichen Dichtung zum Laserrohr eine zusätzliche luftdichte Verbindung zwischen der Dcckelplatte und der Fensterscheibe und eine weitere Verbindung zwischen Dcckelplatte und Spiegelelcment erforderlich werden, die Ursache von Betriebsstörungen darstellen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gaslaser der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art anzugeben, der sich durch eine einfach aufgebaute, eine hohe Laserausgangslcistung begründende Spiegel-Fensler-Anordnung auszeichnet und betriebssicher arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Eine derartige cinstückigc Spiegel-Fcnstcr-Anordnung ist einfach herzustellen und zu befestigen und außerordentlich sicher im Betrieb, da sie nur eine ein/.i- »c luftdichte Verbindung zum Laserrohr erforderlich

<O macht. Pa die Fensterflächenabmessungen nur gering

fügig größer als die Abmessungen der die maximale Laserstrahlstärke vorgebenden metallfilmfreien Innenfläche der Platte zu sein braucht und für die Wahl der Plattcndicke im Fensterbereich allein die zulässige mechanische Materialbelastbarkeit bestimmend ist, ergibt sich infolge des proportionalen Zusammenhangs zwischen der minimalen Starke der Platte im zentralen Fensterbereich und dem Fensterdurchmesser ein iiu-

ßena dünnwandiges Fenster, das die Lichtabsorpiion. die sich mit der Wandstärke des Fensters exponentiell ändert, niedrig hält i>nd damit eine hohe Ausgangsleistune des Lasers gewährleistet. Da die dickeren Bereiche "der Platte aus infrarot-durchlässigem Material durch den Metallfilm vollständig abgedeckt sind, bleibt die Aufheizung der Platte gering. Wegen der geringen Erwärmung der Platte steht eine breite Auswahl aus infrarot-durchlässigen Werkstoffen dafür zur Verfugung.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Beschreibung eines Ausführungsbeispn■!·. ·:τν ?r Bezugnahme auf die Zeichnung, die einen axialen Querschnitt der Spiegel-Fenster-Anordnung eines erfindungsgemaßen Gaslasers zeigt, näher erläutert.

Der Laser 10 ist ein Gaslaser mit einem evakuierten Laserrohr 12, das den Entladungsraum bildet. An dem Ausgangsende des Laserrohrs 12 ist eine Platte 14 IuIidicht befestigt, deren zentraler Teil eine ein dünnwandiges zentrales Fenster ausbildende Ausnehmung 16

aufweist. Mit Ausnahme des dünnwandigen zentralen Fensters trägt die Innenfläche der Platte 14 einen reflektierenden Metallfilm 18. Ein durch das dünnwandige zentrale Fenster hindurchtretender Ausgangslaserstrahl ist mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet. Die Platte 14 besteht vorzugsweise aus einem infrarotdurchlässigen Halbleiter, z. B. ais Germanium, Silizium oder Galliumarsenid. Der reflektierende Metallfilm 18 besteht beispielsweise aus Gold, Silber oder Aluminium, das durch Vakuumverdampfung auf die Innenfläche des dickeren Teils der Platte 14 aufgebracht ist.

Das durch die Ausnehmung f6 gebildete dünnwandige zentrale Fenster ist so bemessen, daß es größer als die Querschnittsfläche des Ausgangslaserstrahls 20 ist. Die Stärke des Fensters ist so gewählt, daß die Bildung freier Träger gering ist und das Fenster eine mechanische Festigkeit aufweist, die gerade ausreicht, um der durch die Differenz zwischen dem Umgebungsdruck und dem in dem Laserhohlraum herrschenden Vakuum sich ergebenden Verformungskraft zu widerstehen. Das dünnwandige zentrale Fenster ist durch Ausarbeiten der Ausnehmung 16 im zentralen Teil der Platte 14 und anschließendes Polieren deren Außenfläche gebildet. Die entsprechende Innenflache der Platte 14. die vom reflektierenden Metallfilm 18 unbedeckt ist. kann ge-

5S wünschienfalls mit einem Antireflexionsfilm bedeckt sein.

Die derart aufgebaute Platte 14 ist luftdicht mit dem Ausgangsende des Laserrohrs 12 verbunden. Dabei muß sorgfältig darauf geachtet werden, daß die Platte 14 genau senkrecht zur Rohrachse zu liegen kommt. Nach dem Abdichten des Laserrohrs 12 wird der Laser 10 evakuiert und mit geeignetem Gas oder Gasen gefüllt. In der Zeichnung sind das gegenüber der Spiegel-Fenster-Anordnung angeordnete andere Spicgelele-

^ ment und zwei Elektroden zur Anregung einer Gasentladung weggelassen. Das gegenüberliegende Spicgeleiemcnt ist innen mit dem reflektierenden Metallfilm bedeckt.

Im Betrieb wird ein Teil des von den erregtun Gasatomen emittierten Lichtes in dem Laserhohlraum /wischen den beiden reflektierenden Spiegelelementen hin- und herreflektiert und erfährt zahlreiche doppelseitig gerichtete Reflexionen. Da beide Spiegelelemente einen reflektierenden Metallfilm aufweisen, können sie das ankommende Licht ohne wesentliche Dämpfung reflektieren. Nach einer Anzahl von Wiederholungen derartiger Reflexionen tritt ein Haupttei! des Lichts durch das dünnwandige zentrale Fenster aus. Dieser Teil des entweichenden Lichts stellt den gewünschten Ausgangslaserstrahl dar.

Der Temperaturanstieg der beschriebenen Spiegel-I'cnsier-Anordnung bleibt innerhalb eines niedrigen Pegels, so dali die Anordnung davor bewahrt wird, durch einen hohen Temperaturanstieg zerstört zu werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gaslaser mit einem evakuierten Laserrohr und einer an dessen einem Ende senkrecht zur Rohrachse luftdicht befestigten Spiegel-Fenster-Anordnung mit einem zentralen, infrarot-durchlässigen dünnwandigen Fenster und einem an der Innenseite der Anordnung außerhalb des Fensterbereichs aufgebrachten reflektierenden Metallfilm, dadurch gekennzeichnet, daß als Spiegel-Fenster-Anordnung eine Platte (14) aus infrarot-durchlässigem Material vorgesehen ist, deren Innenfläche den Metallfilm (18) trägt und deren Außenseite eine das dünnwandige zentrale Fenster ausbildende Ausnehmung (16) aufweist, wobei die Fensierfläche größer iit als die meiallfilmfreie Innenfläche und die Fensterdicke gerade nur so groß ist, wie es die Belastung durch die Differenz zwischen den auf beide Seiten des Fensters einwirkenden Drücken verlangt.

2. Gaslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche de;· das zentrale Fenster ausbildenden Ausnehmung (16) poliert ist.