DE2129142A1

DE2129142A1 - Gaslaser

Info

Publication number: DE2129142A1
Application number: DE19712129142
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1971-06-11
Filing date: 1971-06-11
Publication date: 1972-12-28
Also published as: US3784927A

Description

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Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH, München

"Gaslaser"

Die Erfindung betrifft einen Gaslaser mit einem rohrförmigen Entladungsgefäß, festen Elektroden zur Anregung des stimulierbaren gasförmigen Mediums und einem aus zwei Resonatorspiegeln gebildeten optischen Resonator, von denen einer total reflektierend, der andere dagegen teilweise strahlungsdurchlässig ist·

Es ist bekannt, die Resonatorspiegel getrennt vom Entladungsgefäß auf einer optischen Bank anzuordnen und das Entladungsgefäß mit unter dem Brewsterwinkel geneigten Fenstern gegen außen abzuschließen. Sind keine Brewsterfenster vorgesehen, erfolgt der vakuumdichte Abschluss des Entladungsgefäßes gegen die Außenatmosphäre durch die Resonatorspiegel selbst. Durch Ausschalten der Brewsterfenster wird eine höhere Strahlungsleistung, nahezu die doppelte Strahlungsleistung^ gegenüber Gaslasern mit Brewsterfenstern erzielt. Die Resonatorspiegel werden wegen der temperaturempfindlichen, dielektrischen Resonatorspiegelschichten nicht durch Anschmelzen an das Entladungsgefäß oder durch Verlöten mit diesem, sondern mit einem Kitt an den Enden des Entladungsgefäßes befestigt. Von den bekannten, anorganischen und organischen Kitten sind die organischen Kitte am besten geeignet. Es hat sich allerdings gezeigt, daß auch mit diesen keine Gefäßabdichtung erzielt werden kann, die auch noch nach Jahren einen einwandfreien Betrieb des Gaslasers

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gewährleistet. Im Laufe der Zeit diffundiert Wasserdampf aus der Umgebung durch die Kittdichtung in das Entladungsgefäß. Dadurch wird . die Lebensdauer bzw. die Lagerfähigkeit des Gaslasers begrenzt. Außerdem ist beim Evakuieren des Entladungsgefäßes wegen der Temperaturempfindlichkeit des organischen Kittes nur eine geringe Ausheiztemperatur zulässig. ·

Ein bekannter Gaslaser mit stimulierter Strahlung in einem gasförmigen Medium in Ganzglasbauweise besitzt ein rohrförmiges Entladungsgefäß mit einem zu diesem konzentrisch angeordneten, Resonatorspiegel tragenden * Hilfsrohr. Diese Anordnung ist in einem konzentrisch zu diesem ausgerichteten vakuumdichten Hüllgefäß untergebracht, das mit Austrittsfenstern für die Laserstrahlung versehen ist. Die einzelnen Rohre sind mit Durchbrüchen versehen, so daß diese miteinander in Druckausgleich stehen. Das Hilfsrohr ist an Elektroden enthaltenden seitlichen Ansätzen des Entldadungsgefäßes befestigt, die ihrerseits an das Hüllgefäß angeschmolzen sind.

Eine derartige Konstruktion ist nur schwierig realisierbar. Insbesondere führt die starre Zweipunkthalterung des Entladungsgefäßes am Hüllgefäß durch die an dieses angeschmolzenen seitlichen Ansätze des Entladungsgefäßes beim Betrieb wegen der unterschiedlichen Erwärmung des Entladungs- ^ gefäßes und des Hüllgefäßes leicht zu Verbiegungen und zu einem Bruch des Gaslasers.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform eines Gaslasers mit einem rohrförmigen Entladungsgefäß, festen Elektroden zum Anregen des stimulierbaren gasförmigen Mediums und einem aus zwei Resonatorspiegeln gebildeten optischen Resonator, von denen einer total reflektierend, der andere dagegen teilweise strahlungsdurchlässig ist, in einem vakuumdichten, mit einem Austrittsfenster versehenen,konzentrisch zum Entladungsgefäß angeordneten Hüllgefäß, welches ebenfalls das stimuliorbare ij^ns~ förmige Modium enthäLt und mit dem gegenüber dem Hü L!gefäß an mehreren Stellen abgestützten Entladungsgefäß in Druckausgleich steht, ist ciemäll

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der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das gegenüber dem Hiil!gefäß an mehreren Stellen abgestützte Entladungsgefäß an seinen Enden befestigte Resonatorspiegel aufweist und nur an einer der Stützstellen starr gegenüber, dem Hüllgefäß abgestützt ist.

Die Resonatorspiegel unmittelbar auf dem Entladungsgefäß anzuordnen vereinfacht die Herstellung ,eines Gaslasers mit Hüllgefäß. Beispielsweise entfällt ein Hilfsrohr zur Halterung der Resonatorspiegel* Die Befestigung der Spiegel muß auch nicht unbedingt mit einem organischen Kitt erfolgen, sondern es können statt dessen die Resonatorspiegel halternde Federn oder Klammern oder auch ein bei hoher Temperatur beständiger anorganischer Kitt verwendet werden, da ein vakuumdichter Abschluß des Entladungsgefäßes durch die Resonatorspiegel entfällt. Die Ausheiztemperatur kann höher sein, beispielsweise 350 C» Da nur eine starre Verbindung des Entladungsgefäßes mit dem Hüllgefäß existiert, ist eine Bruchgefahr bei thermischer Ausdehnung des Entladungsgefäßes nicht gegeben.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert.

Figuren 1 und 2 zeigen Ausfuhruagsformen eines erfindungsgemäßen Gaslasers.

Der Gaslaser 1 besitzt ein ein stimulierbares gasförmiges Medium enthaltendes rohrförmiges Entladungsgefäß 2, eine Entladungskapillare aus Glas oder Quarzglas mit einem Durchmesser von etwa 2 mm, in einem vakuum« dichten Hüllgefäß 3· Dieses kann teilweise oder ganz aus strahlungsdurchlässigem Material, beispielsweise Glas, ausgebildet sein. Das Hüll^fäß ist konzentrisch zum Entladungsgefäß angeordnet, enthält wie diese» das stimulierbare gasförmige Medium, und steht über eine enge Öffnung 4 mit dem Entladungsgefäß in Druckausgleich. Das Entladungsgefäß 2 weist an seinen Enden Resonatorspiegel auf, von denen der Spiegel 10 total reflektierend, der Spiegel 11 dagegen teilweise strahlungsdurchlässig ist.

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Die Spiegel sind mit einem temperaturbeständigen anorganischen Kitt, beispielsweise Wasserglaskitt, auf den Stirnflächen des Entladungsgefäßes 2 befestigt. Die Stirnflächen sind planparallel geschliffen. Zur leichteren Justierung der Resonatorspiegel empfiehlt es sich aber, die Stirnflächen mit Kugelschliffen auszustatten.

Eine planparallele Platte oder eine zur Herabsetzung der Strahlungsdivergenz dienende Linse 5 aus geeignetem Material, beispielsweise Glas, dient als Austrittsfenster für die Laserstrahlung. Die Platte oder Linse kann beispielsweise mit Glaslot auf dem Hüllgefäß 3 befestigt sein. Das Austrittsfenster kann auch durch eine linsenförmige Verdickung des Hüllgefäßes 3 selbst gebildet werden.

Feste Elektroden dienen zur Anregung des stimulierbaren Mediums und sind in das Hüllgefäß 3 vakuumdicht eingeschmolzen. Einer Verschmutzung der Resonatorspiegel durch losgelöstes Kathodenmaterial wird durch die enge Öffnung 4 vorgebeugt*

Während die eine Elektrode 6, eine Kaltkathode aus Aluminium oder eine geheizte Oxidkathode, beispielsweise eine Wolframwendel mit Emitterpaste, außerhalb des Entladungsgefäßes 2 liegt, ist die Elektrode 7, eine Stiftanode, die beispielsweise aus Nickel bestehen kann, in einem seitlichen rohrförmigen Ansatz 8 des Entladungsgefäßes 2 angeordnet. Dieser ist bei 9 ^an das Hüllgefäß 3 angeschmolzen. Auf dem Entladungsrohr 2 angeordnete Stützelemente, beispielsweise metallische Halteringe l4 mit elastischen Lappen 12, die das Entladungsgefäß an weiteren Punkten gegenüber dem Hüllgefäß abstützen, sind dagegen mit diesem nicht fest verbunden, sondern liegen nur an der Innenwand des Hüllgefäßes an. Nur bei 9 ist eine starre Abstützung des Entladungsgefäßes 2 gegenüber dem Hüllgefäß 3 gegeben. Das Hüllgefäß weist nur Metal1-Glaseinschmelzungen bzw. eventuell eine Gläslötung im Bereich des Austrittsfensters auf. Das Eindringen von Gasen und Dämpfen aus der Umgebung ist über J.^hre hinaus ausgeschlossen.

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Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gaslasers. Der seitliche rohrförraige Ansatz 8 mit der Elektrode 7 ist hier parallel zum Entladungsgefäß 2 geführt und bei 9¹ an einen in das Hüllgefäß gezogenen Abschnitt 13 der Stirnfläche des Hüllgefäßes angeschmolzen, in die auch die Kathode 6 eingeschmolzen ist« Die Ausführungsform gemäß Figur 2 weist außerdem einen Sockel 15 zum Einsetzen des erfindungsgemäßen Gaslasers in eine geeignete Fassung auf. Selbstverständlich kann auch die Ausführungsform der Figur 1 mit einem geeigneten Sockel versehen sein.

Der erfindungsgemäße Gaslaser kann mit einem Helium-Neon-Gasgemisch im Verhältnis 6:1 bis 10:1 bei einem Fülldruck von 1 bis 2 Torr gefüllt sein. Beträgt die Länge der Entladungskapillare etwa 15 bis 25 cm bei einem Kapillardurchmesser von etwa 2 mm, so beläuft sich die Brennspannung zwischen 800 und 1200 V bei Betriebsströmen von 8 bis 10 mA. Die Strahlungsleistung kann 3 bis 8 mW betragen.

- Patentansprüche -

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Claims

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Patentansprüche

Gaslaser mit einem rohrförmigen Entladungsgefäß, festen Elektroden zum Anregen des stimulierbaren gasförmigen Mediums und einem aus zwei Resonatorspiegeln gebildeten optischen Resonator, von denen einer total reflektierend, der andere dagegen teilweise strahlungsdurchlässig ist, in einem vakuumdichten, mit einem Austrittsfenster versehenen, konzentrisch zum Entladungsgefäß angeordneten Hüllgefäß, welches ebenfalls das stimulierbare gasförmige Medium enthält und ^ mit dem gegenüber dem Hüllgefäß an mehreren Stellen abgestützten Entladungsgefäß in Druckausgleich steht, dadurch gekennzeichnet, daß das gegenüber dem Hüllgefäß an mehreren Stellen abgestützte Entladungsgefäß an seinen Enden befestigte Resonatorspiegel aufweist und nur an einer der Stützstellen starr gegenüber dem Hu11gefäß abgestützt ist.
2. Gaslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Abstützung des Entladungsgefäßes über einen rohrförmigen Ansatz des Entladungsgefäßes erfolgt, der mit dem Hüllgefäß fest verbunden ist.
fe 3« Gaslaser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Ansatz an das Hüllgefäß angeschmolzen ist·
4. Gaslaser nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß gegenüber dem Hüllgefäß an weiteren Stützstellen elastisch abgestützt ist.
5. Gaslaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Abstützung durch Halteringe mit elastischen Lappen erfolgt, die an der Innenwand des Hüllgefäßes anliegen.

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