DE2246058C2 - Kühlanordnung für Feststofflaser - Google Patents

Description

In einem speziellen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Störkörper 12 als einzelne Ringe um den zu kühlenden Körper gelegt sind. Entsprechend der Strömungsgeschwindigkeit, der Materialstärke der Ringe und dem Abstand der Ringe voneinander läßt sich die gewünschte Turbulenz bilden und einstellen.

Als Material für die Störkörper 12 können sowohl gut reflektierende Werkstoffe wie Gold, Silber oder Chrom-Nickel-Stahl verwendet werden als auch transparente Werkstoffe, wie beispielsweise Glas 5 oder Glasfasern, sofern diese die Wännehomogenität im Kristallkörper nicht wesentlich störend beeinflussen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

ι 2 Durchmischungsturbulenz, weil die zahnradähn- Patentansprüche: lichen Störkörper viel zu groß sind. Diese Nachteile bei einem Feststofflaser der ein-

1. Kühlanordnung für Feststofflaser, bei der gangs genannten Art zu verringern, liegt der Erfinsowohl das stimulierbare Medium, beispielsweise 5 dung aufgabenmäßig zugrunde. Diese Aufgabe wird ein Yttrium-Aluminium-Granat-Einkristall, als in überraschend einfacher Art und Weise dadurch auch die Anregungslampe in Form von Zylinder- ge'öst, daß zur Erzeugung von Turbulenzen an der körpern vom Kühlmittelstrom umspült sind und Grenzschicht zwischen Kühlmittelstrom und der zu wobei auf ihrer zu kühlenden Oberfläche peri- kühlenden Oberfläche (des stimulierbaren Mediums odisch verteilte Störkörper im Strom der Kühl- io bzw. der Anregungslampe) die verwendeten Störflüssigkeit angeordnet sind, dadurch ge- körper in Form von gut reflektierenden Metalldrähkennzeichnet, daß zur Erzeugung von ten oder lichtdurchlässigen Glasfasern vorliegen, die Turbulenzen (13) an der Grenzschicht zwischen die zu kühlende Oberfläche eng anliegend ring-Kühlmittelstrom (11) und der zu kühlenden oder wendelförmig umschlingen. Durch diese Maß-Oberfläche (10) die verwendeten Störkörper (12) 15 nahmen wird die an sich laminare Strömungsschicht in Form von gut reflektierenden Metalldrähten des Kühlmittels entlang dem stimulierbaren Medium oder lichtdurchlässigen Glasfasern vorliegen, die zerstört und durch die turbulente Strömung eine die zu kühlende Oberfläche eng anliegend ring- stärkere Kühlung erzielt, ohne daß eine nennens- oder wendelförmig umschlingen. werte Beeinträchtigung der optischen Anregung ein-

2. Kühlanordnung nach Anspruch 1, dadurch 30 tritt.

gekennzeichnet, daß der Metalldraht (12) aus Es wird in Ausgestaltung der Erfindung vorge-

GoId, Silber oder Chrom-Nickel-Stahl besteht. schlagen, daß als Störkörper ein Faden bestimmter

3. Kühlanordnung nach Anspruch 1 und 2, Stärke aus Gold, Silber oder Chrom-Nickel-Stahl dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper (12) wendelförmig um den zu kühlenden Körper gewunaus einer oder mehreren auf der zu kühlenden as den ist. Auch aus einer oder mehreren Glasfasern Oberfläche aufgewickelten Fasern besteht. kann der Störkörper bestehen. Durch diese Maßnah-

4. Kühlanordnung nach den Ansprüchen 1 men wird eine mögliche Verringerung des Anbis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der regungs Wirkungsgrades weitgehend ausgeschaltet.
Abstand der Störkörperringe als auch ihre Draht- Weiterhin wird vorgeschlagen, daß sowohl der bzw. Faserstärke auf die Strömungsgeschwindig- 3° Abstand der Störkörperringe als auch ihre Drahtkeit der Kühlflüssigkeit abgestimmt sind. bzw. Faserstärke auf die Strömungsgeschwindigkeit

der Kühlflüssigkeit abgestimmt sind. Durch diese

Maßnahme können Änderungen einzelner Faktoren

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlanord- für die Stärke der Turbulenzen, beispielsweise die

nung für Feststofflaser, bei der sowohl das stimu- 35 Strömungsgeschwindigkeit, leicht kompensiert wer-

lierbare Medium, beispielsweise ein Yttrium-Alu- den, da hierzu lediglich die Ringkörper in einen ent-

minium-Granat-Einkristall, als auch die Anregungs- sprechenden Abstand zueinander verschoben werden

lampe in Form von Zylinderkörpern vom Kühlmittel- müssen.

strom umspült sind und wobei auf ihrer zu kühlen- Die Erfindung ist nachfolgend an einem Ausfühden Oberfläche periodisch verteilte Störkörper im 4" rungsbeispiel beschrieben und gezeichnet. Die einStrom der Kühlflüssigkeit angeordnet sind. zige Figur der Zeichnung zeigt in schematischer Dar-

Gerade YAG-Laser bedürfen besonderer Kühl- stellung den Auibau des beschriebenen Ausführungsmaßnahmen, da deren Kristalle auf einer bestimm- beispiels.

ten niederen Temperatur konstant gehalten werden Der YAG-Kristall 10 als stimulierbares Medium müssen. Die hierfür bekannten Kiihleinrichtungen 45 eines Festkörperlasers liegt in einem Kühlmittelerfordern einen relativ sehr hohen apparativen Auf- strom 11, der so geregelt ist, daß der Durchfluß eine wand, der nicht nur das Gewicht der Gesamtanord- Konstanthaltung der niedrigen Temperatur des Krinung beträchtlich erhöht, sondern auch einen Raum- stalls erlaubt. Bisher bildete sich zwischen Kristall mehrbedarf erfordert. Ein weiterer Nachteil ist der und Kühlmittelstrom eine laminare Grenzschicht, die hohe Kühlmittelbedarf. Trotz des hohen geräte- 50 eine schlechtere Kühlung und damit eine höhere mäßigen Aufwandes aber steigen die Temperaturen Kristalltemperatur zur Folge hatte. Um nun diese des stimulierbaren Mediums noch zu sehr an und Schicht zu beseitigen, wird gemäß der Erfindung der führen zu einer unerwünschten Erwärmung, welche Kristall 10 mit einem korrosionsfreien, gut reflektieoptische Inhomogenitäten, wie beispielsweise Span- renden Faden oder Draht 12 umwickelt. Hierdurch nungsdoppelbrechung und thermische Fokussierung 55 wird der Kühlmittelstrom im Bereiche der Grenzhervorrufen, schicht unterbrochen. Es bilden sich kleine Wirbel

Durch die deutsche Patentschrift 1 165 749 ist ein 13, die sich gewindearlig um den gesamten Kristalloptischer Verstärker bekanntgeworden, bei dem die körper 10 bilden und schraubenartig fortbewegen, Anregungslampe im Kühlmittelstrom liegt und peri- wobei sie die Wärme vom Kristall abführen. Die odisch verteilt angeordnete Störkörper als Halteringe 60 Bildung einer laminaren Grenzschicht wird dadurch ausgebildet sind, welche die Lichtführungsstränge nahezu völlig vermieden.

abstützen. Diese Halteringe sind mit axialen Löchern Es versteht sich von selbst, daß auf dieselbe Weise

zum Durchgang des Kühlmittels versehen. Eine die Anregungslichtquellen gekühlt werden können.

Durchmischungsturbulenz wird jedoch nicht erreicht. Hierbei erhöht sich die Lebensdauer der Lampen

Ferner ist es bekannt, Kühlanordnungen durch 65 ganz beträchtlich. Sowohl der Drahtdurchmesser als

Oberflächenvergrößerung zu schaffen (deutsche auch die Windungszahl beeinflussen den Grad der

Patentschrift 974 683 und deutsche Auslegeschrift Kühlung, weil beide Faktoren die Wirbelbildung

1 539 829). Diese Ausbildungen erzeugen keine bestimmen.