DE2351919A1 - Hohlkathoden-laserroehre - Google Patents

Hohlkathoden-laserroehre

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DE2351919A1 DE19732351919 DE2351919A DE2351919A1 DE 2351919 A1 DE2351919 A1 DE 2351919A1 DE 19732351919 DE19732351919 DE 19732351919 DE 2351919 A DE2351919 A DE 2351919A DE 2351919 A1 DE2351919 A1 DE 2351919A1
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02—Constructional details
    • H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/031—Metal vapour lasers, e.g. metal vapour generation

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Description

DRYING. HEIfBTCHT PÄTZOLD
PATENTANWALT 0^ O E Λ Q "1 Q
8 MÜNCHEN 71
HINDEtANGSTRASSB 8 TEtEJfOlT OSIl/75 77 25 TErEG-RAMMAI)HESSE: PATITIA MÖNCHEN '
Nippon,Electric Company, limited 33 - 1, Shiba Gochome, Minato-Ku - Tokio JAPAIi
Hob!kathoden - Laserröhre
Die Erfindimg "bezieht sich axt eine Hohlkath ο den-Met alldampflaserröhre mit einer äußeren Anode und einer inneren Kathode.
Metalldampf-Laserröhren werden in zwei Gruppen eingeteilt. Die eine Gruppe verwendet eine positive Säule einer elektrischen Entladung. Die andere Gruppe weist eine negative Glimmentladung auf. Die erfindungsgemäße« Entladungsröhre, die hier so "bezeichnete Hohlkathoden-Laserröhre, gehört zur letzteren Gruppe.
Es gibt zwei verschiedene Arten von Hohlkathoden-Laserröhren. Die eine enthält eine schlanke zylindrische Metallröhre mit ' mehreren axial durchlaufenden Öffnungen als Hohlkathode und stabförmige Anoden, die gegenüber den Öffnungen angeordnet sind.
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DEÜTSCHE BANK Αβ KONTO-NH. 58/83531 POSTSCHECK MÜNCHEN 145918-809
Die andere Art der Hohlkathoden-Laserröhren sind geschlitzt ausgebildet und enthalten zwei zylindrische Metallröhren von verschiedenen Durchmessern, die die Elektroden des Lasers bilden. Hierbei weist die Kathodenröhre entlang ihrer ganzen Länge einen Schlitz auf und ist koaxial innerhalb der Anodenröhre oder parallel zu dieser angeordnet.
Eine solche Hohlkathodenausbildung ist geeignet für eine Entladung quer zur Kathodenachse.
Eine gewöhnliche Gasentladung in den beschriebenen Elektrodenausbildungen zeigt die typische sichtbare Charakteristik der herkömmlichen Hohlkathodenentladung, das heißt, die innere negative Glühregion ist beschränkt auf die Innenseite der Kathode. Das Licht von dieser Glühregion rührt von Atomen und Ionen des Trägergases und zerstäubten JKathodenmaterial her. Diese Partikel werden in der Hohlkathode durch eine Vielzahl von Kollisionen angeregt. Dabei wird auch das Metall durch Zusammenstöße angeregt, Lichtstrahlen entsprechend seinem charakteristischem Spektrum auszusenden.
Diese Laserröhren besitzen die vorstehend angegebene Ausbildung. Dabei fehlt es ihnen vorallem an einem einheitlichen Metalldampfdruck, einheitlicher Stromdichte und einheitlicher Temperatur über der gesamten Kathodenlänge. Wie erst erfinderseits erkannt wurde, erfolgen diese Uneinheitlichkeiten auf G-rund der Verwendung einer einstückigen Kathode, deren S1Iachenbeschaffenheit mit der Zeit verändert wird, nachdem sie einer länger anhaltenden Elektronenemission,abhängig von den Örtlichkeiten,ausgesetzt wurde. Diese Unzulänglichkeiten beeinträchtigen die Ausgangsstabilität und die Wirksamkeit der Laseroszillation, wodurch der praktische Gebrauch solcher Laserröhren erschwert ist.
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Außerdem sind die herkömmlichen Hohlkathoden-Laserröhren ohne Ausnahme sehr kurzlebig, was folgenden Faktoren zugeschrieben werden kann:
(1) Daß Metall neigt, nachdem es zur Bildung des Lasermediums verdampf ist, zum Anodenäußeren, zu den Glaswänden der Röhre und zu den Brewster-Fenstern hin zu diffundieren, wodurch es aus dem Entladungsraum verschwindet;
(2) Metallpartikel, die auf die Brewster-Fenster aufgedampft werden, sind Anlaß zur Erhöhung des Verlustes des optischen Resonators und zur Unterbrechung der Laseroszillation;
(3) im Maße wie die Temperatur in der Laserröhre erniedrigt wird, nachdem die Laseroperation unterbrochen wurde, haften Metalldämpfe in der Röhre auf isolierten Schichten und bilden einen leitenden Film, der Anlaß zu einem Kurzschluß zwischen der Anode und der Kathode sein kann und
(4) in einigen Fällen findet Entladung zwischen der· äußeren Kathodenwand und der Anode statt. Unter solchen Umständen erfolgt keine Entladung von der inneren Kathodenfläche.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Hohlkathoden-Laserröhre der eingangs bezeichneten Art anzugeben, die einen stabilisierten Ausgangspegel aufweist, eine lange Lebensdauer besitzt und zum praktischen Gebrauch besonders geeignet ist, das heißt, ohne größeren Aufwand mit hoher Präzision herstellbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anode und die Kathode aus mehreren voneinander getrennten rohrförmigen Abschnitten bestehen, die koaxial zueinander' angeordnet sind und wobei die bestimmte axiale Abstände untereinander aufweisenden und gegenüber den Anodenabschnitten elektrisch isolierten, abgeschirmten Kathodenabschnitte separate Stromanschlüsse aufweisen.
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Torteilhafte Ausführungen nach der Erfindung sowie vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung können den Merkmalen der ühteransprüche entnommen werden.
Im Gegensatz zu den mit Öffnungen oder Schlitzen versehenen Kathodenröhren sind die erfindungsgemäßen Kathodenröhrenabschnitte mit gleichen Abständen innerhalb einer rohrförmigen Anode koaxial zu dieser angeordnet. An die Kathodenrohrabschnitte werden negative Spannungen gelegt, die vor der Inbetriebnahme der Röhre eingestellt werden können, um eine hohe Stabilität und einen optimalen Ausgangspegel zu erzielen.
Dabei werden negative Spannungen von relativ kleinen absoluten Werten an solche Kathodenabscbnitte gelegt, die einen günstigen Entladungszustand aufzeigen* und größere, absolute Spannungswerte werden an solche Kathodenabschnitte gelegt, die einen ungünstigen Entladungszustand aufweisen, um auf diese Weise einen einheitlichen Entladungszustand zu erreichen zum Aufrechterhalten einer optimalen Entladung über eine genügend lange Zeit.
Da außerdem jeder Kathodenabschnitt weder Öffnungen noch Schlitze besitzt, erfolgt die Entladung in einer Richtung, im wesentlichen parallel zur Röhrenachse, wobei eine einheitliche, negative Glimmentladung entlang der gesamten Länge der Röhrenachse aufrechterhalten -bleibt. Damit kann ein stabilisierter Laserausgang ohne Fehler längere Zeit aufrechterhalten werden.
Besonderheiten und Torteile der Erfindung werden nachfolgend mehr im einzelnen beschrieben.
Zunächst kann die Verunreinigung der Brewster-IPenster durch Metalldämpfe verhindert werden. Das wird erreicht, weil eine
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rohrförmige Anode als eine evakuierte Umhüllung anstelle einer, herkömmlichen G-lasumhüTlung dient und gleichzeitig eine Hilfsanode gegenüber jedem Brewster-Fensterabschnitt angeordnet ist* um die Diffusion von Metalldämpfen in dem Entladungsraum zu verhindern.
Zweitens ist die äußere Fläche eines jeden rohrförmigen Kathodenabschnittes durch eine Isolierung abgedeckt und befindet sich 'innerhalb der Anode. Damit ist die Möglichkeit von Kurzschlüssen zwischen der Anode und ,der Kathode verhindert. «■ ■ .
Drittens ist die Anode in Abschnitte unterteilt. Hierdurch wird die mechanische Präzision für den Zusammenbau der Laserröhre wesentlich begünstigt, bei der die Achse jedes Kathodenabschnittes koaxial zu der Achse der Anodenabschnitte liegt. Außerdem wird hierdurch die Anlegung von Spannungen zu den Kathodenabschnitten wesentlich erleichtert.
Die Erfindung wird anschließend für ein Ausführungsbeispiel anhand von schematischen Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine herkömmliche Hohlkathoden-Laserröhre,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Laserröhre in vereinfachter Darstellung*
Fig. 3 einen mittleren Teilabschnitt einer Kathoden^-Anoden-Baueinheit zum Aufbau einer erfindungsgemäßen.Laser-
Fig. 4 einen Teilendabschnitt einer Kathoden-Anöden-Baueinheit zum Aufbau einer erfindungsgemäßen Laserröhre und
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]?ig. 5 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung. \
Bei einer in Mg. 1 dargestellten herkömmlichen Hohlkathoden-Laserröhre sind Öffnungen 2 von bestimmtem Durchmesser in der Wand der Hohlkathode 1 vorgesehen. (Eine bekannte gebräuchliche Hohlkathode weist einen Innendurchmesser von im wesentlichen 6 mm und eine Länge von im wesentlichen 40 bis 80 cm auf.) Die Hohlkathode wird von einem. Kathodenhalterungsstab 3 getragen, der in die Glasrohre 4 dicht eingeführt :sfc. Die Anoden 5 befinden sich an Stellen entsprechend der Lage der Öffnungen 2 und eine elektrische Entladung erfolgt zwischen äer Innenseite der Hohlkathode 1 und jeder Elektrode 5. Wie dargestellt, verläuft jeder Entladungsweg .<· von der Innenwand der Hohlkathode zu jeder Kathode 5 über die zugehörige Öffnung 2.
Bei derartigen Hohlkathoden-Laserröhren mit Metalldampf besteht die Hohlkathode aus einer einstückigen Metallröhre.
Eine derartige Ausbildung macht es schwierig, in der Hohlkathode 1 negative Glimmentladung von einheitlicher Intensität zu erhalten, weil die Kathode 1 über ihrer gesamten Länge äquipotentieXl ausgebildet ist und daher die Elektronenemission an einigen günstigen Stellen der inneren Fläche der Kathode 1, bedingt durch die Flächeneigenschaften, in Erscheinung tritt. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die Stelle der Elektronenemission sieh von einem Ort zum anderen niit der Zeit ändert, wodurch die Entladung besonders unstabil und der Betrieb der Laserröhre unbefriedigend ist.
]?ig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Bohre. Die Abschnitte der unterteilten Hohlkathode 6 sind koaxial angeordnet und weisen gleiche Abstände voneinander auf.
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_ 7 —
Die Länge jeder Hohlkathode ist imvesentlichen zehn mal größer als ihr innerer Durchmesser,- wobei jeder Hohlkathodenabschnitt durch je einen isolierten Metallkathodenstab 7 in seiner Lage" gehalten wird, der in der Glasrohre 4 festgehalten ist.
Die Anode 8 ist koaxial zu den Hoblkathodenabsehnitten angeordnet und umgibt diese röhrenförmig. Dabei wird die Anode 8 mit dem Anodenstab 9 gehalten, der in der Glasröhre 4 dicht eingreift. Innerhalb der Anodenröhre 8 sind aufgedampfte Metallteile 10 vorhanden, um das verdampfbare Laser-Aktivmedium zu bilden.
Wenn eine Spannung zwischen dem Anodenstab 9 und dem Kathodenstab 7 angelegt wird, um eine Gasentladung zu bewirken, verdampfen die Metallteile 10, um einen Metalldampfdruck zu bilden.
Die Länge von jedem Hohlkathodenabschnitt 6 beträgt nur 1/10 bis 1/20 der Länge einer herkömmlichen, einteiligen Kathode und die einzelnen Hohlkathodenabschnitte können über die einzelnen Kathodenstäbe 7 Spannungen unterschiedlicher Größe erhalten. Sämtliche Hohlkathodenabschnitte 6 werden daher mit für die Entladung geeigneten Entlade spannungen versorgt, so daß im ganzen einheitliche negative Glimmentladungsabschnitte vorhanden sind. . \
Eine solche Kathodenausbildung weist einen negativen Glimmentladungsweg zwischen der Innenwand eines jeden Hohlkathodenabschnittes oder dem Ende eines jeden Hohlkathodenabsetanittes und der Innenwand der Anode 8 in der Nähe dieser Enden auf. Die negative Glimmentladung, die für die Laseroszillation wirksam ist, findet daher in Achsrichtung jeder Hohlkathode 6 statt. . - . ■ .
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Im Vergleich mit den herkömmlichen Metalldampflasern, die eine quer verlaufende Entladung aufweisen, weisen die negativen G-limmentladungsabschnitte in den Hohlkathodenabsehnitten der erfindungsgemäßen Röhre nach I'ig. 2 eine wesentlich größere Einheitlichkeit und Wirksamkeit mit wesentlich größerer AusgangsstaMlität auf.
Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel anhand der i'ig. 3, 4 und 5 mehr im einzelnen beschrieben.
Pig. 3 zeigt einen Teilquerschnitt einer mittleren, mit Planschen versehenen Kathoden-Anoden-Teilbaueinheit einer Hohlkathodenlaserröhre nach der Erfindung. Nach Fig. 3 sind zwei Keramikröhren vorgesehen, die jeweils mit einem Plansch von relativ großem Durchmesser (30 mm) versehen sind, zwischen denen ein rohrförmiger Hohlkathodenabschnitt 6 befestigt ist, der aus Kovar besteht, 5 cm lang ist und einen inneren Durchmesser von 4,2 mm aufweist. Er besitzt einen halsförmigen Vorsprung 11 für den Elektrodenanschluß, der zwischen den Planschen der Keramikröhren 12 liegt.
Die Plächen der Keramikflansche, die in Kontakt mit dem Vorsprung 11 des Hohlkathodenabschnittes 6 sind, sind metallisiert und eine hermetisch dichte Verbindung der Keramikflansche mit dem Vorsprung wird durch Löten erreicht. Eine mittlere Kathoden-Anodenbaueinheit 14» die eine Gesamtlänge von 6,05 cm aufweist, kann hergestellt werden, indem zwei an ihren Enden mit Planschen versehene, aus Kovar hergestellte Anodenrohrabschnitte 13, von denen jeder 2,5 cm lang und einen Innendurchmesser von 24 mm besitzt, koaxial zu den Kathodenrohrabschnitten 6 angeordnet und mit den entgegengesetzten Elanschflachen der Keramikröhren 12 verlötet und damit dicht angeschlossen werden. Es zeigt sich, daß bei einer derartigen Metallkathoden-Anodenbaueinheit 14 die Anode 13 und die Kathode 6 vollkommen elektrisch voneinander isoliert sind.
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l'ig. 4 zeigt einen Teilquerschnitt durch eine Kathoden-Baueinheit für jedes Ende der'Laserröhre nach der Erfindung. Zwischen den !flanschen zweier Keramikröhren 12 und 16 befindet sich ein halsförmiger Vorsprung 11 eines Hohlkathodenabschnittes 15, der 3 cm lang und einen Innendurchmesser von 4,2 m aufweist. Der zwischen den Planschen der Keramikröhren gehaltene Vorsprung 11 ist mit einem Elektrodenanschluß in Verbindung. ■
Die !Plansche der Keramikröhre 12 und 1'6 sind an ihren gegenüberliegenden !Flächen mit einem Metallüberzug versehen, um die Lötverbindung - wie vorstehend erwähnt- mit dem Vorsprung 11 des Hohlkathodenabschnittes 15 zu erleichtern.
ΐ/ie da-rgestellt ist der röhrenförmige Anodenabschnitt 13 koaxial zum Hohlkathodenabsehnitt 15 angeordnet und an den llansch der Keramikröhre 12 angelötet. Das Kopfende des langen Keramikendrohres 16 ist ebenfalls metallisiert, um ein Ende des rohrförmigen metallischen Hilfsanodenabschnittes 17 anlöten zu können. Das andere Ende des Hilfsanodenabschnittes 17 ist unter einem Brewster-Winkel schräg geschnitten. Der Endabschnitt'18 der Kathoden-Anoden-Anordnung ist derart ausgebildet, daß eine ausreichende dielektrische 'Beanspruchung zwischen der Kathode 15 und der Kathode 13 aufrecht erhalten wird.
Fig. 5 zeigt eine Metallkeramik-Laserröhre nach der Erfindung in der Gestalt eines Versuchs- bzw. Experimentiermodells, das aus sieben mittleren Kathoden-Anoden-Baueinheiten 14 und zwei Kathoden-Anoden-Endbaueinheiten 18 zusammengesetzt worden ist.
Zunächst wurden die sieben mittleren Kathoden-Anoden-Baueinheiten 14 gemäß lig. 3, die in Fig. 5 mit 141 bis 147 bezeichnet sind, eine um die andere aneinandergesetzt, wobei die
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zentralen Achsen miteinander fluchteten. Die Nahtstellen 19 wurden anschließend nach einem Heliumlichtbogenschweißverfahren verschweißt.
Als zweiter Schritt wurden die Kathoden-Anodenendbaueinheiten 18a und 18b, von denen eine in I'ig. 4- dargestellt ist, bei 20 an die beiden Enden des im ersten Verfahrensschritt hergestellten mittleren Kathoden-Anodenaufbaues koaxial angeschlossen, wobei ebenfalls das Heliumlichtbogenschweißverfahren zur Anwendung kam.
Sodann wurden Kadmium-Metallteile von jedem offenen Ende der Hilfsanoden aus als aktives Medium derart eingebracht, daß das Kadmium in etwa gleichen Abständen auf der Innenwand von jedem Anodenabschnitt angeordnet werden kann.
Die wirksame Kathodenlänge dieser erfindungsgemäßen Metalldampflaserröhre betrug 41 cm und unabhängige Spannungen konnten leicht angelegt werden, weil die Anode ebenfalls in Abschnitte unterteilt war. Eine negative Spannung wurde über je einen 2,1 k-Q Widerstand an jeden Kathodenabschnitt angelegt, wohingegen alle Anodenabschnitte an derselben Spannung lagen. Eine positive Spannung einer Hilfsspannungsquelle 22 lag an einer Hilfsanode, während die entgegengesetzten, negativen Elektroden der Hilfsspannungsquellen an die negative Elektrode der Hauptspannungsquelle 23 angeschlossen waren.
Im folgenden wird die Art der Laseroszillation an einem Bei—
φ ■ spiel beschrieben, bei dem ein Heliumgasdruck von 12 orr aufrechterhalten wurde und die Distanz zwischen den zwei Spiegeln, die die optische Resonanz herbeiführten, 90 cm betrug.
Um eine Verunreinigung der Brewster-Fenster zu vermeiden, betrug der Strom, der zu den beiden Hilfsanoden 17 geleitet wurde, 30 mA, wobei in jeder Keramikröhre 16 eine positive
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Säule gebildet wurde. Dann wurde von der Hauptspannungsquelle ein Entladestrom von annähernd T Ampere zu allen Kathodenabschnifben geführt.
Sobald das Kadmium auf Grund der Wärme zu verdampfen "begann, die von der Entladung herröhrte, begann der Entladestrom zu jedem Kathodenabschnitt abzunehmen und die Laserröhrenendspannung stieg an. Nach etwa 30 Minuten spielte sich der. Entladestrom und die Endspannung auf konstante Werte von etwa 880 Milliampere bzw. 370 Volt ein. In diesem Pail lag die Anodenflächentemperatur konstant bei 2520G und der Laserausgang mit 58 Milliwatt (Wellenlänge von 4416 S) war ebenfalls konstant.
Umfangreiche Versuche mit gleich bzw. ähnlich aufgebauten Hohlkathoden-Laserröhren mit verschiedenen Heliumgasdrücken und verschiedenen Spiegelabständen haben gezeigt, daß bei einer Anzahl von Wellenlängen wie 8878 Ä, 8531 Ä, 8067 Ä, 7284 i, 7237 Ä, 6360 1, 5378 Ä, 5337 Ä und so weiter, ungedämpfte Laserschwingungen mit genügender Stabilität erzielt werden, korinten.
Da erfindungsgemäß die positive Säule innerhalb jeder langen Keramikendröhre 16 gebildet wird, kann die Wandtemperatur der Keramikendröhren genügend hoch gehalten werden^ Daher schlagen sich die Metalldämpfe an den Innenwänden der Keranfcröhren 16 nicht nieder. Auf Grund" des Durchmessers und der Länge der langen Keramikröhren 16, die vergleichsweise schmal und lang sind, werden die Metalldämpfe, die vom Kathodenende diffundiert sind, in der positiven Säule positiv ionisiert und auf Grund des bekannten Phänomens des Kataphoresisflusses zu der Hohlkathode zurückgetrieben. Dabei wird die Diffusion der Metalldämpfe von dem Hohlkathodenende und die resultierende Verunreinigung von jedem Brewster-Fenster verhindert. Die Metalldämpfe als Laseraktivstoffe können
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mehrfach verwendet werden und eine ausreichende lange Lebenszeit sowie praktische Verwertbarkeit ist für den erfindungsgemäßen Laser gegeben.
Im Gegensatz dazu stellen die Kathode oder die Anode der herkömmlichen Hohlkathodenlaserröhren keine genügend hermetisch dichte Konstruktion für Metalldämpfe dar. Die Metalldämpfe, die von dem Entladungsraum freikommen, können sich daher auf den inneren flächen einer Einfassung, wie G-laswänden, niederschlagen, wodurch sich die Metalldampfdichte innerhalb des Kathodenraumes wesentlich verringert.
Beim Ausschalten der Gasentladung beginnt die Temperatur innerhalb der Röhre zu fallen und die Metalldämpfe beginnen sich an verschiedenen Wandflachen niederzuschlagen.
Da die äußeren Wände der erfindungsgemäßen Kathodenabschnitte vorteilhafterweise vollständig von den Keramikröhren abgedeckt sind und die Abnahme der Temperatur nahe der Kathodenabschnitte am geringsten ist, besteht keine Möglichkeit der Anhafung von Metalldämpfen in einem solchen Maße, daß Kurzschluß entstehen könnte und die Entladung aufhört, wie bei den bekannten Laserrötiren.
Anders als bei der Kathode einer herkömmlichen Laserröhre ist die Hohlkathode nach der Erfindung in Abschnitte unterteilt mit der Möglichkeit, verschiedene Spannungen an die einzelnen Kathodenabschnitte zu legen. Da die Spannung an jedem Kathodenabschnitt über einen Y/iderstand angelegt ist, variieren die Spannungsabfälle zwischen je zwei Kathoden-Anodenabschnitten. Der Grad der Abweichungen hängt von dem Elektronenemissionszustand ab.
In Fällen, in denen der Slektronenemissionszustand ungünstig ist, fällt der Entladestrom von jeder Kathode ab und der
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Spannungsabfall entlang dem Widerstand fällt ebenfalls ab. Die Spannung zwischen den Elektroden steigt daher t wodurch, die Elektronenemission verbessert wird und der. Entladestrom beginnt zu steigen. In jedem Kathodenabschnitt wird somit ein stabilisierter Selbstaufschwung erzielt. In allen Hohlkathodenabschnitten sind somit Metalldämpfe mit einheitlichen Dichten vorhanden und die negativen G-lühbereiche werden einheitlich. Auf diese 'Weise kann eine Hohlkathoden-Laserröhre mit stabilisierter Arbeitsweise und hoher Wirksamkeit erreicht werden.
In den eingangs.erwähnten herkömmlichen Laserröhren· ist die Metalldampfdichte entlang der Kathode nicht einheitlich, was durch die uneinheitliche Entladung begründet ist. Es war daher schwierig, Metalldämpfe zu erhalten, die für die Laseroszillation entlang der ganzen Laserröhre geeignet waren.
Aus der vorstehenden Beschreibung folgt somit, daß nach der Lehre der Erfindung eine neue Laser-Entladungsröhre geschaffen werden kann, bei der peeler Kathodenabschnitt, jede isolierende Keramikröbre und jeder Anodenabschnitt'.mit hoher mechanischer Präzision und exakten Ausmaßen 'hergestellt werden kann. Die thermischen Kapazitäten von" sämtlichen Kathoden-Anodenbaueinheiten fallen daher gleich aus.
Außerdem hat die Unterteilung der Hohlkathode in einzelne Abschnitte zur Aufrechterhaltung einer einheitlichen Entladungsbeschaffenheit es möglich gemacht, eine Hohlkathoden-LaserrÖhre mit stabilisierter Arbeitsweise, langer Lebenszeit, hoher Wirksamkeit und hoher mechanischer Stoßfestigkeit zu schaffen.
Die Erfindung ist auf Metalldampf-Laserröhren anwendbar, in welchen Dämpfe z.B. von Kadmium, Zink, Selen, Tellur, Cäsium, Zimm, Magnesium oder Quecksilber als: Laseraktlvstaff verwendet werden können. . -α .:.
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Während die langen Endröhren * 16 in JJ'ig. 5 aus einem Keramikniaterial "bestehen, kann ein Teil der Röhren durch Glas ersetzt sein.
Außerdem kann der metallische Anodenröhrenabschnitt 17 durch eine Glasrohre ersetzt sein, wobei ein metallischer Leitungsdraht dicht in der Glasrohre eingefaßt ist. Außerdem kann jedes Brewster-Fenster 21 durch einen Spiegel vom ütyp der Innenlaserspiegel ersetzt sein. Es ist klar, daß solche Abwandlungen im Itabmen der Erfindung liegen.
Es ist weiterhin klar, daß die Anzahl der mittleren Kathoden-Anodenbaueinheiten zum Aufbau einer erfindungsgemäßen Laserröhre beliebig erhöht werden kann, um eine bestimmte Laseroszillation zu erhalten.
Patentansprüche
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Claims (9)

Patentansprüche
1. ilohlkathoden-i'letalldampflaserröhre mit einer äußeren Anode und einer inneren Kathode, dadurch gekennzeichnet, da3 die Anode und die Kathode aus mehreren voneinander getrennten rohrförmigen Abschnitten (6; 15 bzw. 13) bestehen, die koaxial zueinander angeordnet sind und wobei die "bestimmte axiale Abstände untereinander aufweisenden und gegenüber den Anodenabschnitten (13) elektrisch isolierten, abgeschirmten Kathodenabschnitte (6; 15) separate Stromanschlüsse aufweisen.
2. Hohlkathoden-Metalldampflaserröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre aus mehreren voneinander Isoliert gehaltenen Kathoden-Anodenbaueinheiten (14; 18) aufgebaut ist, wobei jede Baueinheit aus einem zylindrischen Kathodenrohrabschnitt (6) und einem den Kathodenabschnitt umfassenden ersten zylindrischen Isolierkörper (12) mit einem radialen äußeren Plansch besteht, durch den radial ein elektrischer Anschluß (11) zu dem Kathodenabschnitt geführt ist und der Flansch mit den einen Enden zweier benachbarter Anodenabschnitte (13» 13) verbunden ist, deren andere Enden an einen Plansch eines benachbarten Isolierkörpers (12) für einen benachbarten Kathodenabs.chnitt anschließen, wobei zwischen he— ■ nachbarten Kathodenabschnitten gleiche axiale Abstände vorhanden sind.
3. Hohlkathoden-Metalldampflaserröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des ersten Isolierkörpers (12) im wesentlichen gleich ist mit dem . Außendurchmesser eines Kathodenabschnittes (6) und daß der Isolierkörper die Außenfläche des Kathodenabschnitte8 vollständig abschirmt.
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4. Hohlkathoden-Metalldampflaserröhre nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Isolierkörper aus zwei gleichen zylindrischen Rohrkörpern besteht, die an ihren einen Enden je einen radialen äußeren Flansch aufweisen, daß ein Kathodenabschnitt (6) einen mittleren radialen äußeren Vorsprung oder Flansch (11) aufweist, der zur Halterung des Kathodenabschnittes innerhalb der Isolierkörper zwischen den Isolierkörperflanschen festgehalten ist, daß die Anodenabschnitte (13) jeweils an ihren beiden Enden radiale äußere Flansche aufweisen, wobei zwei benachbarte Plansche zweier Anodenabschnitte an gegenüberliegenden Flächen zweier einen Kathodenabschnitt haltenden Isolierkörperflanschen festgehalten sind, und daß der radiale Vorsprung oder Flansch (11) mit einem elektrischen Anschluß versehen ist.
5. Hohlkathoden-Metalldampflaserröhre nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Kathodenabschnitt (6) und dem ersten isolierkörper (12) ein schmaler axialer Spalt vorhanden ist.
6. Hohlkathoden-Metalldampflaserröhre nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden der Röhre rohrförmige Hilfsanoden (17) von geringerem Durchmesser als die Anodenabschnitte (13) in Verbindung mit zweiten schmalen langgestreckten zylindrischen Isolierkörpern (16) stehen.
7. Hohlkathoden-Metalldampflaserröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Isolierkörper (16) im wesentlichen die gleichen Innen- und Außendurchmesser aufweisen wie die ersten Isolierkörper (13).
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8. Hohlkathoden-Metalldampflaserröhre nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Isolierkörper (16) an ihren von den Hilfsanoden (17) abgewandten Enden einen radialen äußeren Plansch aufweisen und daß ein radialer Vorsprung oder Flansch (11) an einem Endkäthodenabschnitt zwischen den Flanschen des ersten und zweiten Isolierkörpers (13 und 16) festgehalten ist.
9. Hohlkathoden-Metalldampflaserröhre nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Endkathodenabschnitt zwischen einem ersten und einem zweiten Isolierkörper (13 und 16) mit einem kurzen axialen Endabschnitt in den zweiten Isolierkörper (16) hineinragt.
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Leerseite
DE2351919A 1972-10-17 1973-10-16 Hohlkathoden-Metalldampflaserröhre Expired DE2351919C3 (de)

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DE2351919A1 true DE2351919A1 (de) 1974-05-02
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