DE2046260B2 - Verfahren zur Erzeugung einer elektrischen Entladung in einem Gaslaser sowie Gaslaser zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

richtige Einstellung dieser Faktorer? ist dabei sehr aus dem optisch wirksamen Bereich herausgeblasen

kritisch. Bei zu hohen elektrischen Feldern können wird. Derartige hohe Strömungsgeschwindigkeiten

Funken- bzw. Lichtbogenentladungen auftreten, wirken sich für den Betrieb eines Gaslasers als äu-

während bei zu niedrigen elektrischen Feldern die ßerst wirkungsvoll aus, weil dadurch die für den An-

gewünscbte Entladung überhaupt nicht stattfindet. 5 regungsvorgang im optisch wirksamen Bereich zur

Dies bedeutet, daß in vielfacher Hinsicht beim Bau Verfugung stehende Menge von Ionen-Elektronen-

von Gaslasern Begrenzungen .ausgetreten sind, so daß paaren wesentlich erhöht wird, was im Hinblick auf

die von mit derartigen Gaslasern erzeugte Dauerlei- eine hohe Dauerleistung des Gaslasers von äußerster

stung relativ niedrig ist Wichtigkeit ist Für den Betrieb eines derartigen Gas-

Es sind ferner Entladungsanordnungen bekannt (s. io lasers können ferner wesentlich höhere Gasdrücke DT-OS 1230144 und GB-PS 1035 117), bei wel- verwendet werden, so daß auf diese Weise die für chen unterhalb eines begrenzten Bereiches von Drük- den Anregungsvorgang zur Verfugung stehende ken und Abmessungsdimensionen eine elektrische Menge von anregungsfähigen Atomen wesentlich erEntladung außerhalb des optischen Hohlraumes höht wird. Schließlich können die äußeren Abmeseines Oaslasers erzeugt wird. Bei diesen Entladungs- 15 sungen des Gaslasers relativ frei gewählt werden, so anordnungen werden die in dem elektrischen Entla- daß auch aus diesem Grund eine Leistungssteigerung dungsbereich erzeugten Elektronen anschließend möglich ist.

daran beschleunigt, so daß sie die für die Erregung Ein nach den Prinzipien der vorliegenden Erfin-

des stimuüerbaren Mediums optimale Energie erhal- dung gebauter Gaslaser ist zweckmäßigerweise derart

ten. Die somit beschleunigten Elektronen diffundie- 20 ausgebildet, daß für das stimulierbare Medium ein

ren dann in einen feldfreien Bereich, in welchen sie Strömungskanal vorgesehen ist, welcher einen lonisa-

das in dem optischen Hohlraum befindliche stimu- tionsbereich mit einem Eiektrodensatz aufweist, dei

lierbare Medium anregen, so daß die gewünschte mit einem der Einstellung der Ladungsträgerdichte

Laserwirkung zustande kommt. Es zeigt sich jedoch, dienenden Speisekreis verbunden ist, und daß der

daß auch bei derartigen Lasereinrichtungen die 25 Strömungskanal anschließend einen optisch wirksa-

Dauerleistung begrenzt ist. men Bereich mit zwei Elektrodensätzen aufweist,

Im Hinblick auf diesen Stand der Technik ist es welche mit dem Speisekreis verbunden sind, der die

demzufolge Ziel der vorliegenden Erfindung, ein zur Anregung der Atome bzw. Moleküle notwendige

Verfahren zur Erzeugung einer elektrischen Entla- Energie liefert.

dung in einem Gaslaser zu schaffen, mit welchem ge- 30 Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemä-

geaüber bekannten Verfahren eine Steigeiung der ßen Gaslasers ergeben sich an Hand der Unteran-

Dauerleistung um mehrere Größenordnungen mög- Sprüche 5 bis 9.

lieh ist. Nähere Einzelheiten der Erfindung werden in Ver-

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß bindung mit den Zeichnungen im folgenden im ein-

vor Eintritt des stimulierbaren Mediums in den op- 35 zelnen beschrieben. Es zeigt

tisch wirksamen Bereich in diesem eine optimale F i g. 1 eine perspektivische teilweise aufgebro-

Dichte der Ladungsträger erzeugt wird und daß beim chene Ansicht einer Vorrichtung, in der das Verfah-

Durchströmen des optisch wirksamen Bereiches das ren gemäß der Erfindung durchgeführt werden kann,

stimulierbare Medium ein elektrisches Feld durch- Fig.2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2

läuft, wodurch ihm weitere Energie zugeführt wird, 4.0 derFig. 1,

die für eine optimale Anregung, nicht aber zur weite- F i g. 3 eine Ansicht entlang der Linien 3-3 der

ren Ionisation des Gases ausreicht. F i g. 1.

Die Erzeugung der elektrischen Entladung inner- In den F i g. 1 bis 3 wird ein gasförmiges Medium, halb des Gaslasers erfolgt dabei in zwei getrennten das zur Erzeugung eines Laserbetriebs geeignet ist Stufen, indem zuerst in einem ersten Verfahrens- 45 und beispielsweise eine Mischung von 16% CO₂, schritt die Ladungsträger erzeugt werden, worauf 34°/oN₂ und 50⁰MHe enthält, aas einer geeigneten dann anschließend innerhalb des optisch wirksamen Quelle — wie beispielsweise einer vollen Kammer — Bereiches der eigentliche Anregungsvorgang stattfin- und einem Diffusor an den Arbeltsteil des Lasers det. Gegenüber bekannten Gaslasern, bei welchen über die Gaseintrittsöffnung 11 geüefert. Der Ardie Ionisierung praktisch durchwegs gleichzeitig mit 50 beitsteil des Lasers, der mit dem Bezugszeichen 12 der Anregung vorgenommen wird, ergibt sich im bezeichnet ist und im allgemeinen rechteckig ausge-Rahmen der vorliegenden Erfindung die überra- bildet ist, besitzt einen Rahmen 13 für abnehmbare sehende Wirkung, daß Inhomogenitäten der Ionen- einander gegenüberliegende Decken- und Bodenauf-Elektronenpaardichte im optisch wirksamen Bereich nahmeteüe 14 und 15, von denen jedes zur Aufnicht auftreten können, weil frische Ionen-Elektro- 55 nähme einer Vielzahl von Elektroden geeignet ist, nenpaare kontinuierlich dem optisch wirksamen Be- wie sie dargestellt und weiter unten beschrieben werreich zugeführt werden. Dies bedeutet, daß die Not- den. Das Arbeitsteil 12 besteht vorzugsweise aus wendigkeit einer Stabilisierung des Entladungsvor- einem elektrisch nichtleitenden Material — wie beiganges durch ainbipolare Diffusion emfällt, so daß spielsweise Glasfiber versteiftes Epoxydharz —, desdie bisher für den Entladungsvorgang wichtigen au- 60 sen innere Oberflächen mit einem geeigneten, elekßeren Parameter nicht mehr berücksichtigt werden trisch nichtleitenden Material 16 — wie beispielsmüssen. weise Quartz — bedeckt sind. Die Decken- und Bo-

Bei dem Verfahren zur Erzeugung einer elektri- denteile 14 und 15 können abnehmbar sein, wie es

sehen Entladung nach der Erfindung können bei- auch dargestellt ist, um den Betrieb und eine Repara-

spielsweise sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten in 65 tür zu erleichtern.

der Größenordnung von 1 Mach und darüber ver- Eine Vielzahl von Elektroden ist dicht in der Mitte

wendet werden, wobei keine Gefahr besteht, daß da- des Deckenteils 14 gehaltert und räumlich voneinan-

bei das im Stadium der Ionisation befindliche Gas der und hintereinander anceordnet um kollektiv als

Elektroden 21 zur Stiomaufrechteihaltung zu dienen. Abstand in Z-Richtung zwischen den Spiegeln 28

Die Elektroden 21 zur Stromaufrechterhaltung ragen und 29 ungefähr 30 cm. Entsprechend der he-rkömm··

über den oberen Teil 14 in Y-Richtung hinaus und liehen Ausführungen reflektiert einer der Spiegel,

sind durch den Zwischenraum von den Decken- und beispielsweise der Spiegel 29, bsi der geeigneten Fre-

Bodenteilen und in dem Bodenteil 15 so begrenzt, 5 quenz sehr stark, und der andeire Spiegel 218 ist tri't-

daß ihre Enden unter die innere Fläche des Boden- durchlässig, um pine Auskopplung zu: erlauben,

teils 15 eingelassen sind. In ähnlicher Weise ist das Die Richtung der Laserstrahlung ist sen!r.echt zu

Bodenteil dicht mit einer Mehrzahl von Elektroden der Strömungsrichtung des Giises und, v.ie in der

versehen, die voneinander getrennt sind und die in Zeichnung angezeigt, verläuft sie in Z-Richtung. Die

den Oberstromteilen des Bodenteils angeordnet sind, »o Richtung des Gasflusses verläuft in X-Richtung, und

Diese Elektroden 22 und 23 ragen durch das Ar- zwar durch die Längsachse des optischen Resona-

beitsteil hindurch und in Auskerbungen 24 und 25 tors. Das Gas kaum mit einem Druck von beispiels-

hinein, die durch den Rahmen 13 und den oberen weise 15 Torr mit einer Geschwindigkeit von Mach

Teil 14 begrenzt sind. Die Oberstromelektroden wer- 0,2 geliefert werden.

den im folgenden insgesamt als Impuiskreiselektro- ts Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird in

den 22 und die Unterstromelektroden werden insge- dem Arbeitsbereich eine räumlich gleichförmige Ent-

samt als Kathodenelektroden 23 bezeichnet. Die ladung erzeugt, in der eine Elektronen-Ionen-Diffu-

Spitzen aller Elektroden sind eingelassen, um eine sion zu den Wänden in dem Strömungsgas vernach-

gleichi'örmige Entladung in dem aktiven Strömungs- lässigbar ist. Die vorliegende Erfindung ist auch mi

gasmedium sicherzustellen und eine Lichtbogenbil- ^ac anderen Gasen ausführbar als denen, die in Verbin

dung von den Spitzen der Elektroden zu unterbin- dung mit dem bevorzugten Ausführungsbe'spiel be

den. In den Endwänden 26 und 27 des Rahmens 13 schrieben sind.

sind Spiegel 28 und 29 angeordnet, welche einen op- Die erste Entladung erzeugt die Elektronendichte. tischen Resonator zwischen den Elektroden 21 zur die nur einen geringen Energiebetrag verbraucht Stromaufrechterhaltung und den Kathodenelektroden as während die zweite Entladung eine Spannung vor 23 begrenzen. Die Kathodenelektroden sind mit Erde sieht, um den Elektronen eine genügend hohe Tem durch Widerstandselemente 31 verbunden. peratur für einen Laserbetrieb zu geben, die abe: Die Anregung und Inversion des gasförmigen Me- nicht hoch genug ist, um ein angemessenes Vergrö· diums in dem Bereich 35 zwischen den Elektroden Bern in der Elektronendichte zu erzeugen. Die zweittj 21 zur Aufrechterhaltung und zwischen den Katho- 3° oder die Entladung zur Aufrechterhaltung setzt äer\ denelektroden 23 ist durch ein zweistufiges Verfah- Hauptenergiebetrag direkt in dzis Gas um, wie es er ren vorgesehen. Eine Hochspannungsentladung kann wünscht ist. Im Fall von N₂-COj-Lasern wird dk zwischen den Impulskreiselektroden 22 und den Ka- Energie in das höhere Laserniveau von CO., und i thodeneiektroden 23 mittels einer herkömmlichen eine Stickstoffschwingung umgesetzt, wobei die opt Hochsp&nnungsleistungsversorgung 36 mittels eines 35 male Elektronentemperatur den optimalen Laserwir Impulskreises 37 und eines Triggerkreises 38 vorge- kungsgrad sicherstellt. Durch die erste Entladung sehen werden. Der Impulskreis enthält beispielsweise wird eine gleichförmige Elektrcmeri-Ionen-Wolke ereinen Kondensator und eine Funkenstrecke mit einer zeugt; diese Wolke bleibt gleicMörmig während de: Triggerelektrode (die nicht dargestellt ist), die durch Zeitdauer der zweiten Entladung, und zwar so lange einen herkömmlichen Oszillator-Triggerkreis gesteu- ♦< > als die zweite Entladung noch nicht viele neue Elek en ist. Der Kondensator wird durch die Hochspan- tronen erzeugt. Wenn der Pegel der zweiten Entla nungsleistungsversorgungsquelle aufgeladen und ist dung oder der Entladung zur Aufrechterhaltung mit den Impulselektroden über die Funkenstrecke Punkt erreicht, wo ebenfalls eine zusätzliche Ionisa gekoppelt. Um optimale Laserbedingungen kontinu- tion auftritt, können EntladungsungleichförmigkeiterJ ierlich in dem Laserbereich 35 aufrechtzuerhalten, ist 45 auftreten. Das Vorsehen einer zweiten Entladun eine zweite Entladung zwischen den Elektroden 21 oder einer Entladung zur Aufrechterhaltung liefert] zur Aufrechterhaltung und den Kathodenelekrroden die Energie für eine optimale Anregung des Gases 23 mittels einer Gleichstromleistungsquelle 45 und Die geringe Erzeugung von Elektronen durch di einem Aufrechterhaltungskreis 46 vorgesehen, der zweite Entladung gleicht ungefähr den Elektronen eine Vielzahl von Kondensatoren enthält, die in Serie 5° verlust aus, der auf den Rekombinationselektroden mit einem Widerstand liegen. Die Kondensatoren Verlusten beruht; sie darf den lonisationspegel nichi und Widerstände, die oben angeführt sind, können wesentlich vergrößern, da dies eine ungleichförmig auch durch Widerstände oder Induktivitäten ersetzt Elektronendichte, wie beispielsweise einen Lichtbo^ v/erden. Die erwähnten Kondensatoren und Wider- gen, ergibt, stände sind jeder einzeln mit der Leistungsquelle 45 55 Die zweistufige Entladung sieht vorzugsweisi und mit einer der Elektroden zur Aufrechterhaltung zuerst eine schnelle Hochspannungsentlaductg vor. verbunden, um sicherzustellen, daß jedes Anoden- weiche eine gleichförmige Elektronendichte erzeugt, Kathoden-Paar etwa gleich viel Strom durch das Gas die sich iiblicheirweise während des Ausströmens aus leitet In einem bewährten Ausführungsbeispiel ent- dem Kanal erschöpfen würde und nicht geeignet ist, hielt das Arbeitsteil 12 ^;e 44 Impulselektroden 22, 6o einen leistungsfähigen Hochleistungslaserbetrieb zi Elektroden 21 zur Aufrechterhaltung und Kathoden- erzeugen. Eine zweite Entladung niedrigerer Span elektroden 23, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Der nung ist vorgesehen, durch welche die durch die erst Abstand zwischen den Elektroden betrug ungefähr Entladung erzeugten Elektronen die nötige Elektro 2,54 cm in ^-Richtung und ungefähr 0,60 cm in nentemperatur für eine optimale Lasererregung er Z-Richtung. Die Oberstromelektroden besaßen einen 65 halten, ohne daß eine wesentliche Vergrößerung in Durchmesser von ungefähr 0,05 cm. In diesem spe- der Elektronendichte auftritt, ziellen Fall betrug der Zwischenraum zwischen den Es können auch andere Verfahren und anden Decken- und Bodenteilen 14 und 15 2,54 cm und der Vorrichtungen rar Erzeugung der Anfangselektro-

nendichte verwendet werden., wie beispielsweise ultraviolette Strahlung., eine hochenergetische Elektroüenstrahlung oder Piotonea, die eine Ionisation des gasförmigen Mediums zu erzeugen, wie sie für die angegebenen Zwecke oben ausgeführt sind.

Um sicherzustellen, daß jedes Anoden-Kaihoden-Paar in dem Stromerhaltungskreis Strom führt, besitzt ein jedes derartig« Anoden-Kathoden-Paar vorzugsweise seinen eigenen Kondensator als Ener-

mit der Impulskreisspannung aufrechterhalten werden bei Impulsfolgezeiten, die zwei- oder dreimal so lang sind wie die Zeit, die das Gas braucht, um von den Stromerhaltungsanoden zu den geerdeten Kathodenelektroden zu fließen.

Bei Testversuchen hat sich ergeben, daß für den N₂-CO₂-He-Laser, auf den sich die obigein Ausführungen beziehen, mit einem einzigen Impulskreiskondensator von 0,003 Mikrofarad ein optimaler Laser-

giequelb. Die Sicherheit, daß jedes einzelne Elektro- io betrieb bei Impulsspannungen von 15 kV (an einem

di?npaar Strom führen wird, kann ^urch eine BeIa- 5-cm-Spalt in iV-Richtung) bei einem Druck von 15

5i.ung jedes Elektrodenpaares mit großen Wider- und 30 Torr und bei einer Impulsspannung von

sfiandelementen und durch em Betreiben aller Elek- 20 kV für 45 Torr auftrat. Die erforderliche Impuls-

troden mit einem einzigen großen Kondensator oder kreisspannung hängt wenigstens zum Teil von der

sogar direkt vorn einer Leistungsversorgungsquelle er- «s Größe des Spaltes ab. Hierbei ergab sich, daß ein reicht werden. F*ei letzterem Aufbau besteht im ailge

meinen ein Leistungsabfall, der auf der ohmschen

Vergrößern des Impulskreiskondensators um einen Faktor 7 und ein Vergrößern der Impulskreiseingangsenergie um einen Faktor 7 auch die Stromerhalvungseingangsenergie vergrößerte und daß sich die

Dämpfung in den großen Ballastwiderständen berührtdie erforderlich sind. Die Kapazitäten für die

Anoden-Kathoden-Stromerhaitungskreise besitzen to Laserausgangsleistung um einen Faktor 2 vergröeine solche Größe, daß sie nicht merklich entladen ßerie. Iu diesem Fall wird aber der Wirkungsgrad werden, wenn der Stromerhaltungskreis auf Impuls- des gesamten Systems geringer, da sich die Eingangsbasis arbeifet. Eine Abnahme von 5 bis 10% der impulsenergie der Stromerhaltungseingangsenergie Aüfangsspannung wurde als ausreichend befunden. nähert. Es ergab sich weiterhin, daß in dem Anfangs-Die Stromversorgungsquelle, die die übliche Konfi- »5 teil des Stromerhaltungsimpulses höhere Ströme vorguratkra besitzt, muß genügend Kapazität besitzen,, handen sind, was auf der höheren Anfangselektroum die Stromerbaltungskondensatoren wiederaufzu·· nendichte beruht, die durch den Impulskreis erzeugt ladert, bevor der nächste Stromimpuls von den Kon- wird. Da diese Elektronen durch Vohimenrekombidensatoren gefordert wird. nationen verschwinden, fällt der Erhaltungsstrom, Während die Spaunung des Stromerhaltungskrei- 30 und schließlich erlischt die Entladung. Die Laserses auf bewährte Weise bei Spannungen in der Grö- strahlung zeigte eine Verzögerungszeit von ungefähi ßenordnung von 1000 Volt oder weniger betrieben 10 bis 30 Mikrosekunden, wo noch kein Laserbetrieb worden ist und kontinuierlich angelegt werden kam;, eiagesetzt hatte. Dann mußte eine Schwelle überkann die Impiilskreissparmung ohne Beeinträchti- schritten werden, und der Laser setzte ein. Dann gung der Gleichförmigkeit in der Entladung bei eh>er 35 folgte der zeitliche Verlauf der Laserausgangsstrah-

Frequenz von beispielsweise 100Impulsen pro Sekunde mit einer Impulsbreite von 20 bis 100 nsec bis zu einer Anstiegszeit von 1 Mikrosekunde und einer Abfallzeit von einigen Mikrosekunden angelegt wer

den. Ein ausreichender Betrieb kann in Verbindung 40 ui?ten aufgeführt.

lung nahe dem zeitlichen Verlauf des Eingangsstroms.

Als Beispiel sind Betriebsparameter für ein Aus führungsbeispiel gemäß der Erfindung in der Tabelle

Tabelle

Positiver Laserwirkungsgrad

Ausgangswellenlänge

Ausgangskoppelung

Gepulste Spitzenausgangsleistung ..

Wiederholungsfrequenz

Pulsbreite (Impulsschaltkreis)

Impulsbreite (Stromerhaltungskreis)

Gaszusammensetzung

Eingangsdruck

Eingangsgeschwindigkeit

Größe des Lsiserraumes

Elektroden

Impulsschaltkreis:

Hochspannungsquelle

Belastungswiderstände

Impulsformerwiderstände ... Energiespeicherkondensator Funkenstrecke unter Druck

Triggerschaltkreis

Stromerhaltungskreis:

Versorgungsquelie

Widerstände

Kondensatoren

Belastungswiderstand für jedes Elektrodenpaar.

bib 30 °/o
10,6 um

4%
5ObJSiOOOW

1 bis 100 Impulse/sec

20 bis 100 nsec (bis einige Mikrosekunden)
bis 6 msec

16 °/o CO₂, 34 °/o N₂, 50 °/o He
15 Torr (15 bis 45 Torr)

0,2 Mach (0,05 bis 0,6 Mach)

2,54 cm breit · 2,54 cm hoch · 30 cm iang
44 Wotframimpulsestromanoden
44 Wolframstromerhaltungsanoden
44 Wolframkathoden

20 kV bei ImA
50 kQ bis 500 kQ
Ω

0,003 bis 0,030 μΈ

0,60 cm Spaltweite

1 bis 100 Imp/sec

3kVbei6A
2OkQ
C= ΙμΡ
500Ω

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

409534/2

Claims (9)

1 2 ν^η,κ,^Α-,Λ,-. zweiten und driften Elektrodensatz (21, 23) mit Patentansprüche. öffnungen und/oder Spiegeln (28, 29) versehen

1. Verfahren zur Erzeugung einer elektrischen sind.

Entladung in einem Gaslaser, dessen Arbeitsbe-

reich vom stimulierbaren Medium quer zur opti- 5 . \ .

sehen Achse durchströmt wird, dadurch ge- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf toi

kennzeichnet, daß vor Eintritt des stimu- Verfahren zur Erzeugung einer elektrischen Entlalierbaren Mediums in den optisch wirksamen Be- dung in einem Gaslaser, dessen Arbeitsbereich vor^ reich in diesem eine optimale Dichte der La- stimulierbaren Medium quer zur optischen Achse dungsträger erzeugt wird and daß beim Durch- io durchströmt wird, sowie auf einen Gaslaser zur strömen des optisch wirksamen Bereiches das sti- Durchführung dieses Verfahrens. Ein derartiges Vermulierbare Medium ein elektrisches Feld durch- fahren ist aus der DT-OS 1803 269 bekannt läuft, wodurch ihm weitere Energie zugeführt Bei den bisher bekannten Gaslasem mit statisch

wird, die für eine optimale Anregung, nicht aber gehaltenem Gas ist dasselbe innerhalb eines Rohres zur weiteren Ionisation des Gases ausreicht 15 von etwa 100 cm Länge eingeschlossen. Die an den

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Enden des optischen Hohlraumes befindlichen Spiekennzeichnet, daß die optimale Dichte der La- gel sind dabei entweder innerhalb des Rohres oder dangsträger durch eine Gasentladung erzeugt außerhalb desselben angeordnet Der Pumpvorgang wird. wird durch elektrische Anregung — durch Radiofre-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ao quenzen oder durch Gleichstrom — erreicht, gekennzeichnet, daß die Dichte der Ladungsträ- Bei dem aus der DT-OS 1 803 269 bekannten Gasger im optisch wirksamen Bereich näherungs- laser mit Gasströmung quer zur optischen Achse erweise homogen ist. folgt die Anregung durch eine elektrische Entladung

4. Gaslaser zur Durchführung des Verfahrens in einem Gehäuse, in dessen Inneren ein relativ niednach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich- 25 riger Druck aufrechterhalten wird. Derartige Gasentnet, daß für das stimulierbare Medium ein Strö- ladungsgehäuse weisen in der Rege!. Wandabstände mungsksnal (11 bis 16) vorgesehen ist, welcher i_n d« Größenordnung von 1 cm auf, und der Gaseinen Ionisationsbereich mit einem Elektroden- druck beträgt ungefähr 1 bis 10 Torr. Vom Mittelsatz (22) aufweist, der mit einem der Einstellung punkt des Plasmas tritt dabei in Richtung der Seitender Ladungsträgerdichte dienenden Speisekreis ₃₀ wände des Gehäuses durch ambipolare Diffusion von (30, 37, 38) verbunden ist, und daß der Strö- Ionen und Elektronen ein Verlust von Ionen-Elekmungskanal (11 bis 16) anschließend einen op- tronenpaaren auf. Um einen konstanten Betrieb der tisch wirksamen Bereich mit zwei Elektrodensät- Entladung aufrechtzuerhalten, muß dieser Verlust zen (21, 23) aufweist, welche mit dem Speisekreis durch zusätzliche Ionisation innerhalb des Plasmas (45, 46) verbunden sind, der dto zur Anregung ₃₅ ausgeglichen werden. In einem derartigen Fall kann der Atome bzw. Moleküle notwendige Energie _man sagen, daß die Entladung durch die Rohrwanlietert. düngen festgelegt ist. Da die radiale Diffusion der

5. Gaslaser nach Anspruch 4, dadurch gekenn- Ionen-Elektronen-Paare relativ schell vor sich geht, zeichnet, daß die Innenwandungen des Strö- _wird jegliche örtliche Zunahme der Elektronendichte mungskanals (11 bis 16) im Bereich zwischen den ₊₀ durch Diffusion vermindert, so daß die Entladungen Elektrodensätzen (21 bis 23) aus einem elektrisch sowohl in radialer als auch axialer Form gleichmäßig nicht leitenden Material (16) bestehen. erfolgt.

6. Gaslaser nach Anspruch 4 oder 5, dadurch Tj_as i_nnerhalb des elektrischen Entladungsrohres gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (U bis befindliche Plasma, welches aus einem neutralen Gas 16) einen rechteckigen Querschnitt aufweist und „ _{plus den} Ionen-Elekuonen-Paaxen besteht, bleibt so daß die Elektrodensätze (21 bis 23) jeweils aus i_ange gleichmäßig, solange die Zeit zur Diffusion einer Reihe von nebemeinander angeordneten _der Elekionen-Ionen-Paare in Richtung der umgestabförmigen Elektroden bestehen, welche quer _benen Wandungen gleich der Ionisationszeit ist, zur StrömuEgsnchtuag des stimulierbaren Medi- welche beispielsweise jener Zeit entspricht, welche ums angeordnet sind. _{50 zur} Verdopplung der Elektronendichte notwendig ist.

7. Gaslaser nach einem der Ansprüche 4 bis 6, p_a die ambipolare Diffusionszeit im allgemeinen dadurch gekennzeichnet, daß der der Einstellung proportional dem Gasdruck und bei großen Durchder Ladungsträgerdichte dienende Speisekreis messern dem Quadrat des Rohrdurchmessers ist, (30, 37, 38) ein Impulskreis ist, bei welchem die _wi_rd diese ambipolare Diffusionszeit bei hohen Ioni-Impulsdauer im Vergleich zur Strömungszeit der ₅₅ sationsgeschwindigkeiten, großen Rohrdurchmessern Gasmoleküle durch den Ionisationsbereich kurz _und hohen Drücken relativ lang zur Ionisationszeit. ^ist· Dies hat dann zur Folge, daß örtliche Zunahmen der

8. Gaslaser nach Anspruch 6 oder 7, dadurch Elektronendichte nicht sofort in Richtung der Wangekennzeicknet, daß die drei Elektrodensätze düngen diffundieren können, was zu unstabilen Zu-(21 bis 23) in parallelen Ausnehmungen der 60 ständen — wie ungleichmäßige Entladungen und Wandung des Strömungskanals (U bis 16) gela- Lichtbogenentladungen — führt.

gert sind und jeweils bis in eine, entsprechende Beim Auftreten derartiger Störungen kann man die

Ausnehmung in der gegenüberliegenden Wan- Ionisationsgeschwindigkeit reduzieren, was zu einer

dung des Strömumgskanak (11 bis 16) ragen. niedrigeren Elektronentemperatur führt, weil die ört-

9. Gaslaser nach einem der Ansprüche 6 bis 8, 65 liehe Ionisationsgeschwindigkeit eine Funktion der dadurch gekennzeichnet, daß die schmalseitigen örtlichen Elektronentemperatur ist. Eine niedrigere Wände des rechteckigen Strömungskanais (11 bis Elektronentemperatur bedingt jedoch, daß ein niedri-16) im optisch wirksamen Bereich zwischen dem geres elektrisches Feld angelegt werden muß. Die