DE2444845A1

DE2444845A1 - Gaslasergenerator

Info

Publication number: DE2444845A1
Application number: DE19742444845
Authority: DE
Inventors: Bruno Godard; Bernard Lacour
Original assignee: Compagnie Generale dElectricite SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1973-09-21
Filing date: 1974-09-19
Publication date: 1975-04-03
Also published as: NL7412379A; FR2245105B1; BE819225A; IT1027568B; JPS5060196A; FR2245105A1; SE7411896L

Description

F 8930

19. Sep.

Dipl.-Ing. Jürgen WEINMILLER PATENT ASSESSOR

SOSPI GmbH

8OOO München 8O
Zeppelinstr. 63

COMPAGNIE GENERALE D'ELECTRICITE
54, rue La Boetie, 75382 PARIS CEDEX 08 (Frankreich)

GASLASERGENERATOR

Die Erfindung betrifft Gaslasergeneratoren, bei
denen eine angeregte Emission im Anschluß an eine elektrische Entladung in einem aktiven Gasmilieu erreicht wird.

Es sind Gaslaser bekannt, die einen länglichen
Hohlraum umfassen, der das aktive Gas enthält und in dem
die elektrische Entladung mit Hilfe einer fortschreitenden Stromwelle erreicht wird, die sich im aktiven Gasmilieu von einem Ende zum anderen des Hohlraums mit einer Geschwindigkeit ausbreitet, die gleich der Ausbreitungsgeschwindigkeit einer in diesem Hohlraum angeregten Lichtemission ist.

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Solche Gaslaser umfassen eine flache elektrische Leitung, die aus einer ersten und einer zweiten auf verschiedene elektrische Potentiale gebrachten Metallplatte sowie einer dazwischen liegenden Isolierplatte besteht, wobei Erregungsmittel zur Erzeugung einer Entladungswelle in dieser Leitung vorgesehen sind. Das aktive Gasmilieu befindet sich in einem in eine der Metallplatten der Leitung eingearbeiteten Längsspalt auf dem Weg der Entladungswelle.

In einer früher vorgeschlagenen Ausführungsform haben die Ränder der Metallplatten die Form von Parabeln, deren Achsen einen Winkel o4 ungleich Null mit der Achse des Spalts einschließen.

Darüber hinaus wird die fortschreitende Stromwelle mit Hilfe eines Auslöseschaltkreises erzeugt, der eine praktisch punktförmige Entladung zwischen den Metallplatten in Höhe des Brennpunkts der Parabeln hervorrufen kann.

Man muß jedoch feststellen, daß solche Laser eine relativ hohe Impedanz aufweisen, die bisweilen spürbar die ausgesandte Lichtleistung mindern kann.

Dies ergibt sich insbesondere aus der hohen Impedanz des Auslöseschaltkreises für die fortschreitende Stromwelle.

Die Erfindung ermöglicht die Behebung dieses Nachteils; sie hat a Ls Ziel einen Gaslasergenerator, dessen Au?>löseschaltkreis nur geringe Impedanz aufweist und der es ermöglicht, am Ausgang eine maximale Lichtaussendeleistung zn erreichen.

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Die Erfindung betrifft also einen Gaslasergenerator mit

- einem aktiven Gasmilieu,

- einer elektrischen Erregungsleitung, die eine zwischen einer ersten und einer zweiten Metallplatte liegende Isolierplatte umfaßt, wobei ein Rand dieser Platten die Form einer Parabel aufweist, deren Achse mit einem die erste Metallplatte in zwei Teile trennenden Spalt einen Winkel cL ungleich Null einschließt, wobei alle Brennpunkte sowie alle Scheitelpunkte dieser Parabel jeweils auf gemeinsamen senkrecht zur Plattenebene verlaufenden Geraden liegen,

- Mitteln zur Einschließung eines aktiven Gasmilieus in diesem Spalt, die aus einer länglichen Isolierplatte bestehen, die den Spalt schließt und an den beiden Teilen der ersten Metallplatte befestigt ist,

- mindestens einem Au3löseschaltkfeis, der eine fortschreitende Stromwelle in der Leitung in Höhe der Brennpunkte der Parabeln hervorrufen kann.

Ein·derartiger Generator ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Auslöseschaltkreis zwei Leiter umfaßt, von denen der erste mit einem seiner Enden mit dem Brennpunkt der Parabel verbunden ist, die einen Rand der ersten Metallplatte bildet, und von denen der zweite mit einem seiner Enden mit dem Brennpunkt der Parabel verbunden ist, die einen Rand der zweiten Metallplatte bildet, wobei die anderen Enden der Leiter sich außerhalb der Platten , jedoch in ihrer Nähe gegenüberliegen und einen Abstand von-

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einander aufweisen, der so gewählt ist, daß eine elektrische Entladung zwischen diesen sich gegenüberlxegenden Enden zustande kommt, wenn die Metallplatten unter Spannung gesetzt werden.

Die Erfindung wird im Verlaufe der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbexspxels und der beiliegenden Figur näher erläutert.

Die Figur stellt einen Lasergenerator dar, der eine elektrische Erregungslextung umfaßt, die aus einer ersten Metallplatte 2 und einer zweiten Metallplatte 3, die verschiedene Potentiale aufweisen, in diesem Fall V bzw. 0, und einer dazwischen liegenden Isolierplatte 1 gebildet wird.

Diese Platten werden an einem ihrer Enden parabelartig ausgeschnitten, wobei die Parabeln die Achse 4 aufweisen und ihre Brenn- bzw. Schnittpunkte jeweils auf gemeinsamen senkrecht zu den Plattenebenen verlaufenden Geraden liegen.

In der Figur wurden die Brennpunkte und Scheitelpunkte der Metallplatten 2 und 3 durch F bzw. F¹ und S bzw. S¹ bezeichnet.

Die Platte 2 weist einen Spalt 6 auf, durch den sie in zwei unterschiedliche Teile getrennt wird, und in dem ein aktives Laaermilieu aufrechterhalten wird.

Handelt es sich dabei um Luft unter Atmosphärendruck, dann ist es nicht notwendig, den aus diesem Spalt gebildeten Gasraum zu schließen. Andernfalls kann das gasförmige

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Milieu mit Hilfe einer über den Spalt 6 gelegten und beispielsweise durch Kleben an den beiden Rändern dieses Spalts befestigten länglichen Isolierplatte 9 eingeschlossen werden. Die Enden des Gasraums werden durch zwei Fenster auf bekannte Weise geschlossen. Der Winkel o/L zwischen der Richtung des Spalts und der Parabelachse wird so gewählt, daß cos oL gleich dem Verhältnis zwischen der Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Entladungswelle in der Leitung entlang der durch die Achse bestimmten Richtung und der Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Lichtemission in Richtung des Spalts 6 ist.

Ein beispielsweise aus einer kreisbogenförmigen Öffnung, die auf den Brennpunkt F zentriert ist, in der Platte 2 gebildeter Reflektor 10 liegt auf der Seite des Brennpunktes F₁ der dem Scheitelpunkt S gegenüberliegt. Die Querabmessung der kreisbogenförmigen Öffnung wird praktisch durch zwei Geraden begrenzt, die durch den Brennpunkt F und die Endpunkte des Spalts 6 verlaufen, beispielsweise durch die Gerade 11.

Was den Auslöseschaltkreis für eine fortschreitende Stromwelle in der flachen elektrischen Leitung anbetrifft, so wird er aus zwei Leitern gebildet, einem ersten Leiter und einem zweiten Leiter 18. Der Leiter 17 ist mit einem der Enden des Brennpunktes F derjenigen Parabel verbunden, die den Rand der Metallplatte 2 bildet, während der Leiter 18 mit dem Brennpunkt F¹ derjenigen Parabel verbunden ist, die einen Rand der Metallplatte 3 bildet. Weiterhin sind die freien Enden 19 und 20 der Leiter 17 und 18 außerhalb und in der Nähe der Metallplatten einander gegenüber angeordnet, wie

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es in der Zeichnung dargestellt wird; dabei wird der Abstand so gewählt, daß es zu einer elektrischen Entladung kommt, wenn die Platten 2 und 3 auf unterschiedliche Potentiale gebracht werden. Außerdem liegen d.ese Enden praktisch symmetrisch zu einer Ebene durch die Isolierplatte 1.

Es sei darauf hingewiesen, daß der geradlinige Bereich der Leiter, der parallel zur Ebene der Platten verläuft, in unmittelbarer Nähe der Platten angeordnet ist, wobei ein elektrisches Isoliermittel 23, 24 die geradlinigen Bereiche so umhüllen kann, daß die elektrische Entladung lediglich zwischen den Enden 19 und 20 der Leiter stattfindet.

Ein erfindungsgemäßer Lasergenerator arbeitet folgendermaßen :

In einem gegebenen Augenblick sendet der Auslöseschaltkreis eine Entladung zwischen den Enden 19 und 20 der Leiter 17 und 18 aus, und erzeugt so eine Entladungswelle in Höhe der Brennpunkte P und P' der Parabeln.

Die so erzeugte Entladungswelle weist in Bezug auf den Brennpunkt P Drehsymmetrie auf, jedoch wird der Abschnitt der Entladungswelle, der zwischen dem durch die Gerade 11 und ihr Gegenstück bestimmten Winkel liegt, durch den Reflektor reflektiert.

Alle in Höhe des Brennpunktes F ausgesandtan Wellen werden also in Richtung auf die Parabeln gesandt und auf deren Peripherie reflektiert; es ist bekannt, daß die Parabel für zwei konjugierte Punkte vollkommen stigmatisch ist : für ihren Brennpunkt F und für Unendlich. Die von F ausgehende und durch

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die Parabel reflektierte Wellenoberfläche erhält also die Form einer vollkommen ebenen Welle, die senkrecht zur Achse 4 der Parabel verläuft und durch eine Schnittlinie 21 dargestellt wird.

Die fortschreitende Entladungswelle 21 erreicht also nacheinander in Richtung des Pfeils 22 die Atome bzw. die Moleküle des aktiven Gases. Die angeregte Lichtemission geschieht also von einem Ende zum anderen des Spalts in Richtung des Pfeils 22 mit derselben Geschwindigkeit, mit der die Welle 21 sich in Richtung dieses Spalts bewegt. Durch diese Gegebenheit ist es möglich, am Ausgang des Spalts 6 einen sehr leistungsstarken kohärenten Laserstrahl zu erhalten.

Die Flankenanstiegszeit der Entladungswelle liegt vorteilhafterweise unter dem Zweifachen der Ausbreitungszeit einer Entladungswelle in der flachen Leitung zwischen dem Brennpunkt F und dem Scheitelpunkt S der Parabel (diese Zeit liegt beispielsweise bei einer Nanosekunde).

Der hierbei eingesetzte erfindungsgemäße Auslöseschaltkreis weist eine geringe Impedanz auf und ermöglicht es, die Verluste zu verringern und so eine hohe Laserstrahl-Leistung zu erzielen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Gas laser generator mit

- einem aktiven Gasmilieu,

- einer elektrischen Erregungsleitung, die eine zwischen einer ersten und einer zweiten Metallplatte liegende Isolierplatte umfaßt, wobei ein Rand dieser Platten die Form einer Parabel aufweist, deren Achse mit einem die erste Metallplatte in zwei Teile trennenden Spalt einen Winkel et ungleich Null einschließt, wobei alle Brennpunkte sowie alle Scheitelpunkte dieser Parabeln jeweils auf gemeinsamen senkrecht zur Plattenebene verlaufenden Geraden liegen,

- Mitteln zur Einschliefung eines aktiven Gasmilieus in diesem Spalt, die aus einer länglichen Isolierplatte bestehen, die den Spalt schließt und an den beiden Teilen der ersten Metallplatte befestigt ist,

- mindestens einem Auslöseschaltkreis, der eine fortschreitende Stromwelle in der Leitung in Höhe der Brennpunkte der Parabeln hervorrufen kann,

dadurch gekennzeichnet, daß der Auslöseschaltkreis zwei Leiter (17, 18) umfaßt, von denen der erste (17) mit einem seiner Enden mit dem Brennpunkt (F) der Parabel verbunden ist, die einen Rand der ersten Metallplatte (2) bildet, und von denen der zweite (18) mit einem seiner Enden mit dem Brennpunkt (F¹) der Parabel verbunden ist, die einen Rand der zweiten Metallplatte (3) bildet, wobei die anderen

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Enden (19, 20) der Leiter sich außerhalb der Platten jedoch in ihrer Nähe gegenüberliegen und einen Abstand voneinander aufweisen, der so gewählt ist, daß eine elektrische Entladung zwischen diesen sich gegenüberliegenden Enden zustande kommt, wenn die Metallplatten unter Spannung gesetzt werden.

2 - Generator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (17, 18) jeweils einen praktisch geradlinigen Bereich aufweisen, der praktisch parallel zu den Oberflächen der Platten (2, 3) verläuft, wobei diese Bereiche in unmittelbarer Nähe der Metallplatten angeordnet sind.

3 - Generator gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geradlinigen Bereiche mit einem elektrischen Isoliermaterial (23, 24) beschichtet sind.

4 - Generator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (19, 20) der Leiter (17, 18), die sich gegenüberliegen, praktisch symmetrisch zu einer Ebene verlaufen, in der die Isolierplatte (1) liegt.

5 - Generator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4,

d a d u r G h g e k e η η ζ e i c h η e t, daß der durch den Spalt (6) und die Isolierplatte (9) begrenzte Hohlraum an seinen Enden durch zwei für eine Emissionsstrahlung des Gases durchsichtige isolierende Fenster verschlossen ist.

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6 - Generator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel oC so gewählt wird, daß cos ei. gleich dem Verhältnis der Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektrischen Welle entlang der Achse (4) der Parabeln zur Auebreitungsgeschwindigkeit der Emissionsstrahlung des Gases in Richtung des Spalts (6) ist.

7 - Generator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die erste Metallplatte (2) darüber hinaus einen Wellenreflektor aufweist, der aus einer Öffnung (10) besteht, die durch einen Kreisbogen begrenzt wird, der auf den Brennpunkt (F) zentriert ist, wobei der Brennpunkt der Parabel zwischen dem Scheitelpunkt (S) der Parabel und dem Scheitelpunkt des Kreisbogens liegt.

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