DE2127579C3

DE2127579C3 - Gasentladungslampe zum optischen Anregen für optische Sender (Laser)

Info

Publication number: DE2127579C3
Application number: DE19712127579
Authority: DE
Inventors: Nikolaj Iwanowitsch Sereda
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-06-03
Filing date: 1971-06-03
Publication date: 1975-12-18
Also published as: DE2127579B2; DE2127579A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasentladungslampe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Gasentladungslampe zum optischen Anregen von Lasern mit einem umhüllenden Anregungsreflektor und mit einem darin angeordneten lichtdurchlässigen Rohr zur Aufnahme eines stimulierbaren Mediums sowie mit senkrecht zum Anregungsreflektor angeordneten Elektroden, zwischen denen eine elektrische Entladung zur Erzeugung des Gaseritladungspiasmas hervorgerufen wird, ist bereits bekannt (Journal of Applied Physics, Bd. 32, Nr. 2. 1961, S. 740 und 741). Dabei ist innerhalb des umhüllenden Anregungsreflektors wenigstens ein lichtdurchlässiges zylindrisches Entladungsrohr so eingebaut, daß es die Elektroden umfaßt.

Weilerhin sind Gasentladungslampen zum optischen Anregen von Lasern bekannt (DT-AS 12 02 898, entspricht FR-PS 13 89 985), die eine mit Arbeitsmedium (Gas) gefüllte Kammer mit lichtreflektierenden Wänden enthalten, in der ein lichtdurchlässiges Rohr zur Aufnahme des stimulierbaren Lasermediums eingebaut ist. Unmittelbar in der Nähe der Kammerstirnwände sind Elektroden angeordnet, zwischen denen eine elektrische Entladung entsteht, die ein Gasentladungsplasma erzeugt.

Bei diesen Gasentladungslampen ist das stimulierbare Lasermedium gleichachsig im Entladungsraum angeordnet, und das bei elektrischer Entladung entstehende Plasma wird durch die Wände des stimulierbaren Lasermediums bzw. seiner Umhüllung und durch die Entladungsrohrwände begrenzt und stabilisiert, infolgedessen sind die Umhüllung und die Entladungsrohrwände einer erhöhten s; .zifischen Wärmebelastung ausgesetzt, durch die die maximal erreichbare Energie der Gasentladung und die Lebensdauer derartiger Gasentladungslampen herabgesetzt werden. Außerdem wird das Entladungsrohr bei normalen Betriebsbedingungen unregelmäßig mit Plasma gefüllt.

Es ist auch noch bekannt (GB-PS 10 38 495), einen optischen Sender (Laser) mit einer auf einer chemischen Lichtquelle einmaliger Wirkung beruhenden Anregungseinrichtung zu versehen, wobei diese chemische I ichtquelle das Licht durch Verbrennung eines feinverleihen Brennstoffs in Gegenwart eines Oxidationsmittels erzeugt. Dabei ist das Volumen, in dem der Brennstoff enthalten ist. auf Zellen aufgeteilt, deren Räume in der Nähe der zur Aufnahme des stimulierbaren Mediums des Lasers dienenden Kammer miteinander verbunden sind. Damit kann eine einzige Zündeinrichtung zur gleichzeitigen Zündung des Brennstoffgemisches in allen Zellen der chemischen Lichtquelle zum optischen Anregen verwendet werden. Diese bekannte Gasentladungslampe ist also dazu bestimmt, durch eine exotherme Reaktion eines geeigneten Stoffes einzelne optische Impulse zu erzeugen. Sie ist aber nicht dazu geeignet, sich mehrfach wiederholende optische Impulse zu bilden.

Schließlich ist noch eine Gasentladungslampe für optische Sender (Laser) zum optischen Anregen eines stimulierbaren Mediums bekannt (Japanese Journal of Applied Physics, Bd. 1, Nr. 6, Dezember 1962, S. 364 und 365), das von einem durchsichtigen zylindrischen Rohr aufgenommen wird, das seinerseits mit der Entladungslampe eine Baueinheit bildet und von der Entladungslampe über seine Länge umfangen ist, wobei die Elektroden der Entladungslampe in endständigen Ansätzen, die senkrecht zur Rohrachse angeordnet sind, untergebracht sind und aus den die Anregungsanordnung mantelseitig umfassenden zylindrischen Anregungsreflektoren herausragen.

Bei dieser bekannten Gasentladungslampe ist auch die Umhüllung des Entladungsraumes einer hohen spezifischen Wärmebelastung ausgesetzt, durch die die maximal erreichbare Energie der Gasentladung und die Lebensdauer derartiger Gasentladungslampen herabgesetzt werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Gasentladungslampe für optische Sender (Laser) zum optischen Anregen eines stimulierbaren Mediums anzugeben, die während des Betriebs ein teilweises Ausströmen des strahlenden Gasentladungsplasmas aus einem Entladungsrohr in den Anlegungsreflektor hin zum lichtdurchlässigen Rohr zur Aufnahme des stimulierbaren Mediums gewährleistet, um die Wärmeeinwirkung dieses Plasmas auf die Wände des Entladungsrohres herabzusetzen und so die elektrische Grenzleistung zu erhöhen sowie die Lebensdauer der Gasentladungslampe zu verlängern.

Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst.

Über den Schlitz im Entladungsrohr kann ein Teil des Gasentladungsplasmas aus dem Bereich der Entladungsstrecke ausströmen. Infolge der dadurch verringerten spezifischen Wärmebelastung der Wände des

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Entladungsrohres sowie der Elektroden kann die elektrische Grenzleistung erhöht und gleichzeitig die Lebensdauer der Gasentladungslampe vergrößert werden.

Um eine Beeinflussung der Elektroden durch axial gerichtete Stoßwellen zu vermeiden, ist es zweckmäßig. die Gasentladungslampe nach dem Patentanspruch ?. aufzubauen.

Um eine möglichst hohe Temper::t'jr des herausströmenden Gasentladungsplasmas za erreii_hen, ist es wünschenswert, daß die Breite des Schlitzes nicht größer als ein Drittel des Innendurchmessers des Entladungsrohres ist.

Für eine einfache Herstellung der Gasentladungslampe ist es noch zweckmäßig, diese nach dem Patentanspruch 4 aufzubauen.

Die Erfindung wird an Hand der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispicis in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Entladungslampe im Längsschnitt und

F i g. 2 einen Querschnitt gemäß H-Ii ■ Ser in der F i g. 1 dargestellten Entladungslampe.

Die Entladungslampe für optische Sender (I aser) zum optischen Anregen eines stimulierbaren Mediums enthält eine mit Arbeitsgas gefüllte Kammer I (F i g. 1) als Entladungsraum, wobei die Wände der Kammer 1 mit einer lichtreflektierenden Schicht 2 überzogen sind. In der Kammer t ist ein lichtdurchlässiges FU.hr 3 zur Aufnahme des stimulierbaren Lasermediums eingebaut. und unmittelbar in der Nähe von den Stirnwänden der Kammer I sind Elektroden 4 montiert, zwischen denen eine elektrische Entladung erzeugt wird, die das Gasentladungsplasma bildet.

Im Innenraum der Kammer 1 ist zusätzlich ein lichtdurchlässiges zylindrisches Entladungsrohr 5 so angeordnet, daß die Elektroden 4 im Inneren des Entladungsrohres 5 liegen.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiei der Erfindung ist das Entladungsrohr 5 n-förmig ausgebildet und weist Halter 6 auf, wie in Fig.! gezeigt ist. wobei die Elektroden 4 in den Haltern 6 angeordnet sind. Die Längsachse 7 des Entladungsrohres 5 liegt parallel zur Längsachse 8 des Rohres 3 mit stimuiierbarem Lasermedium.

Das Entladungsrohr 5 (F i g. 1 und 2) weist einen Schlitz 9 auf, durch den das Gasentladungsplasma teilweise in die Kammer 1 herausströmt. Der Schlitz 9 erstreckt sich längs einer geraden Manicllinie dieses Entladungsrohres 5 auf der dem benachbarten Rohr 3. welches das stimulierbare Lasermedium enthält, zugewandten Seite. Die Breite des Schlitzes 9 beträgt nicht mehr als ein Drittel des Innendurchmessers des Entladungsrohres 5.

Die Kammer 1. das Rohr 3 zur Aufnahme des stimuli^; baren Lasermediums und das Entladungsrohr 5 sind aus Glas mit derselben Zusammensetzung, im vorliegenden Falle aus geschmolzenem Quarzglas, hergesteü!, und die üchtreflekticrende Schicht 2 an den Wanden der Kammer 1 besteht aus amorphem Siliziumdioxid, das an der Oberflache bis zum Nullwert der Porosität gesintert ist.

ίο !ede Elektrode 4 (Fig. 1) enthalt eine Elektrodenkappe 10 aus thoriertem Wolfram mit einem drehbaren Halter 11, der einen ringförmigen Vorsprung zur Anbringung eines Titanzylinders 13 aufweist. Der letztere bildet mit dem Halter 6 einen ringförmigen Spielraum, der zur Abdichtung mit einem Loi, im vorliegenden Ausführungsbeispie] mit Zinn, gefüllt wird.

Zur Schaffung von leistungsfähigeren erfindungsgerrtä3 aufgebauten Gasentladungslampen für optische Sender (Laser) zum optischen Anregen eines stimulierbaren Mediums und zwecks Erhaltung einer gleichmäßigeren Strahlungsdichte an der Oberfläche des lichtdurchlässigen Rohrci 3 mit dem stimulierbaren Lasermedium können im Innenraum der Kammer 1 zwei, drei und mehr lichtdurchlässige zylindrische Entladungsrohre 5 eingebaut werden, durch deren Schlitz das Gasentladungsplasma gleichzeitig oder mit Zeitverschiebung in die Kammer 1 herausströmt.

Die erfindungsgemäße Gasentladungslampe arbeitet im Prinzip wie folgt:

Von einem in der Zeichnung nicht gezeigten Entladungsstromkreis wird an die Flektrodenkappen 10 (Fig. 1) eine Spannung angelegt, worauf diesen Elcktrodenkappen 10 ein Zündimpuls zugeführt wird. Zwischen den im Entladungsrohr 5 angeordneten Elektrodenkappen 10 erfolgt eine elektrische Entladung, die ein Gasentladungsplasma erzeugt.

Das sich ausbreitende Gasentladungsplasma strömt zum Teil durch den Schlitz 9 in die Kammer 1 heraus, wobei die Einwirkung dieses Plasmas und der Stoß-

4c wellen auf die Wände des Entladungsrohres 5 vermindert wird. Da der Schlitz 9 entlang der Mantcloberfläche des Entladungsrohres 5 auf der dem Rohr 3 mit dem stimulierbaren Lasermedium benachbarten Seite liegt, wird der Wirkungsgrad der zugeführten Leistung erhöht.

Die erfindungsgemäße Gasentladungslampe für optische Sender (Laser) zum optischen Anregen eines stimulierbaren Mediums gibt die Möglichkeit, bei Anwendung von einfachen Mitteln und bei geringem Arbeitsaufwand kompakt aufgebaute und bequem zu bedienende Laser mit guter Ausbeute sowie mit großer Lebensdauer zu bauen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gasentladungslampe für optische Sender (Läse»·) zum optischen Anregen eines stimulierbaren Mediums, das von einem durchsichtigen zylindrischen Rohr aufgenommen wird, das seinerseits mit der Entladungslampe eine Baueinheit bildet und von der Entladungslampe über seine Länge umfangen ist, wobei die Elektroden der Entladungslampe in endständigen Ansätzen, die senkrecht zur Rohrachse angeordnet sind, untergebracht sind und aus den die Anregungsanordnung mantelseitig umfassenden zylindrischen Anregungsreflektoren hcrausragen, gekennzeichnet durch eine Unierteilung bzw. Aufgliederung des Entladungsraumes mitiels eines längs einer Mantellinie einen Schlitz (9) aufweisenden Entladungsrohres (5).

2. Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtdurchlässige zylindrisehe Entladungsrohr (5) n-förmig ausgebildet ist, daß die Längsachse des Entladungsrohres (5) parallel zur Längsachse des Rohres (3) mit dem stimulierbarem Lasermedium liegt und daß der Schlitz (9) auf einer dem stimulierbaren Lasermedium zügewandten Mantellinie des Entladungsrohres (5) angeordnet ist.

3. Gasentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Schlitzes (9) nicht größer als ein Drittel des Innendurchmessers des Entladungsrohres (5) ist.

4. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Entladungsraum bildende Kammer (1), das Rohr (3) mit dem stimulierbaren Lasermedium und das Entladungsrohr (5) aus Glas mit gleicher Zusammensetzung gefertigt sind und daß zur Herstellung einer lichtreflektierenden Schicht (2) an den Wänden der Kammer (t) amorphes Siliziumdioxid verwendet ist.

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