DE2456464C3 - Gaslaseranordnung mit mehreren EnÜadungskanSlen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gaslaseranordnung gemäß dem Oberbegriff des Fatentar.jpruchs 1.

Eine Gaslaseranordnung rr.it den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 t aus der Zeitschrift Review of Scientific Instruments, Vol. 45, Nr. 3, März 1974, Seiten 427 und 428, bekannt. Bei dieser bekannten Gaslaseranordnung dient der Entladungskanal eines ersten Gaslasers als Schalter für den Entladungskanal eines zweiten Gaslasers, wobei die Zeitspanne zwischen dem Zünden der beiden Entladungskanäle durch die Laufzeit des durch das Zünden des ersten Entladungskanals erzeugten Spannungssprunges bis zum zweiten Entladungskanal sowie den Zündverzug dieses zweiten Entladungskanals bestimmt wird. Der erste Laserimpuls wird zur Anregung einer zu untersuchenden Probe benutzt, während der zweite Laserimpiils einen Farbstofflaser stimuliert, dessen Ausgangssignal zur Bestimmung von angeregten Zuständen in der Probe verwendet wird.

Es ist ferner bekannt, daß sich in gasförmigen aktiven Lasermaterialien, die sich durch hohe Verstärkung auszeichnen, Inversionsenergie nur in beschränktem Maße speichern läßt. Man verwendet aus diesem Grunde Laseranordnungen, bei denen die anregende Gasentladung bzw. Anregung durch Elektronenstrahl mit Lichtgeschwindigkeit mit der Laserstrahlung mitläuft (Applied Physics Letters, Bd. 10, Nr. 1 (1967) S. 3 und 4). Um einen schnellen Anstieg am Entladungskanal zu erreichen, werden die elektrischen Zuleitungen zu den Elektroden als Bändleitungen mit niedrigem Wellenwiderstand oder als Parallelschaltung von Kabeln ausgeführt und dienen gleichzeitig als Energiespeicher, Die Verwendung koaxialer Kabel für eine Reihe paralleler Abschnitte einer Zuleitung zum Elektrodenpaar eines gepulsten Gaslasers ist z, B, aus der US-PS 36 36 472 bekannt.

Die Strahlungsdivergenz der erzeugten Laserstrahlung ist bei »Superstrahlungslasern« der oben erwähnten Art, die keinen optischen Resonator enthalten, durch das Verhältnis d/l (d = Querdimension des aktiven Volumens, I = Länge des aktiven Volumens) gegeben. Bei Lasern, die mit einem Lasermedium sehr hoher spezifischer Verstärkung und deshalb ohne optischen Resonator arbeiten, sind bisher keine Anordnungen realisiert worden, bei denen die austretende Strahlung beugungsbegrenzt ist. Dies Hegt an der Schwierigkeit und dem dadurch bedingten Aufwand, in eine Wanderwellenanregung über sehr große Laserlängen zu verwirklichen. Selbst bei extrem langen Lasern, wie sie in den Applied Physics Letters beschrieben sind, iiegt die Winkeldivergenz noch um Größenordnungen üb-r dem bestmöglichen Wert. Als mögliches Verfahren zur Erzeugung eines beugungsbegrenzten Laserstrahls ist es bekannt, zwei Laser in großem Abstand hintereinander aufzustellen, so daß die Strahlung des ersten Lasers beugungsbegrenzt in den Laserkanal des zweiten Lasers eintritt. Damit der zweite Laser nicht unabhängig vom ersten und damit mit großer Strahldivergenz arbeitet, müssen die anregenden Entladungen in beiden Geräten miteinander synchronisiert werden, wobei die erforderliche Genauigkeit durch die Impulsdauer der Laser bestimmt ist D. h, die Anregung im zweiten Laserkanal muß dem Zeitpunkt erfolgen, zu welchem %'ms Licht des ersten Lasers den Kanal des zweiten durchläuft Eine Alternativmöglichkeit besteht darin, ein optisches Raumfilter (z. B. aus einem teleskopischen System mit einer Lochblende) in zwischen den beiden Lasern anzuordnen. Hierbei läßt sich der Abstand zwischen den beiden Lasern reduzieren, die Bedingungen der zeitlichen Synchronisation besteht jedoch weiterhin.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe

ü zugrunde, eine Gaslaseranordnung der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei der mit einfachen Mitteln eine gleichmäßig über die Kanallänge verteilte Entladung und eine genau definierte Zündfolge der beiden Entladungskanäle erreicht wird.

•m Diese Aufgabe wird bei einer Gaslaseranordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Gaslaseranordnung gemäß der Erfindung zeichnet sich durch eine sehr genau definierte Entladungsfolge und eine sehr homogene Entladung aus. Der technische Aufwand ist dabei gering. Dadurch, daß die Kabelisolation zwischen Innenleiter und Außenleiter unbeschädigt bleibt, wird die Gefahr von Überschlägen vermieden.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht und Schnittansicht eines durch eine Gasentladung stimulierten Lasers mit zwei optisch und elektrisch hintereinandergeschalteten Entladungskanälen, und

F i g. 2 eine Draufsicht und eine Schnittansicht eines Teiles einer Gaslaseranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, die im prinzipiellen Aufbau der Gaslaseranordnung gemäß F i g. 1 entspricht.

Die in Fi g, 1 dargestellte Gaslaseranordnung enthält einen Leiter 1, der von einer Schaltfunkenstrecke 2 zu einem ersten Entladungskanal 3 führt, sowie eine als Energiespeicher dienende Bandleiteranordnung 4 in Blumlein-Anordrtung. In dem unten dargestellten Schnitt A'B ist eine Isolationsschicht 5a und ein geerdeter Rückleiter 6a der Bandleiteranordnung dargestellt Der Leiter 1 ist segmentiert, um Energie-

Konzentrationen in der Entladung im ersten Entladungskanal 3 zu vermeiden. Die Schlitze sind mit isolierendem Material 7 ausgefüllt, wodurch gleichzeitig der Entladungskanal 3 abgedichtet wird. Der Winkel λ kann zur Erzielung einer Wanderwellenanregung im Entladungskanal 3 so gewählt werden, daß die elektrische Spannungswelle nach Zünden der Schaltfunkenstrecke 2 mit Lichtgeschwindigkeit am Entladungskanal 3 entlangläuft Die Bandleiteranordnung gemäß F i g. 1 kann mit einer weiteren Isolationsschicht 5b und einem weiteren Rückleiter 6b abgedeckt werden, wodurch der Wellenwiderstand halbiert tind störende elektromagnetische Abstrahlungen verringert werden. In Reihe mit der beschriebenen Blumlein-Anordnung mit dem einen Entladungskanal 3 sind nun ein oder mehrere weitere η Entladungskanäle 8 mit zugehörigen Energiespeichern 9 geschaltet Im Schnitt A-Bsind ferner Entladungskanalwände 10, die aus isolierendem Material bestehen und druck- bzw. vakuumdicht angebracht sind, zu sehen und in der Aufsicht die druck- bzw. vakuumdicht angebrachten Endfenster 11. Die Energiespeicher 4 und 9 und der Leiter 1 werden für schnelle Entladungsvojgänge entkoppelt (z. B. wie angedeutet über Widerstände) elektrisch aufgeladen. Der zeitliche Verzug des elektrischen Durchschlages in den aufeinanderfolgenden Entladungskanälen ist bei der beschriebenen Gaslaseranordnung so konstant, daß die Strahlung aus dem ersten Kanal in fester zeitlicher Zuordnung mit den Entladungen in den weiteren Kanälen über Spiegel 12 eingespiegelt und dort weiter verstärkt werden kann, «ι Dabei kann durch ein zusätzliches optisches Raumfilter 13 die Winkeldivergenz der Strahlung bis auf den beugungsbegrenzten Wert herabgesetzt werden. Die weiteren Entladungskanäle können auch dazu verwendet werden, verschiedene aktive Lasermaterialien zu η invertieren, bzw. dazu, unabhängige, zeitlich um einen definierten Abstand verschobene Laserwirkung in ein und demselben aktiven Medium zu erhalten. Zur Verbesserung der Homogenität der Entladung und zur Ausrichtung der Ansatzpunkte der Entladung bei höheren Fülldrücken kann eine durchgehende Elektrode 14 verwendet werden.

F i g. 2 zeigt, wie eine Gaslaseranordnung der oben beschriebenen Art mit Koaxiai-Kabeln realisiert werden kann. Gemäß der Erfindung sind dabei die Außenleiter aufgetrennt und die Entladungen erfolgen zwischen den aufgetrennten Teilen der Außenleiter. Auf diese Weise lassen sich niederinduktive Entladungskanäle verwirklichen, ohne daß die Gefahr von Überschlagen zwischen Innen- und Außenleiter der Kabel biAteht, da die Kabelisolation unbeschädigt bleibt Fig.2 zeigt zur Verdeutlichung der beschriebenen Lösung die Sektion eines Entladungskanals. Die Bezeichnungen sind sinngemäß aus Fig. 1 übernommen. So stellen die Außenleiterstücke 1 der Koaxial-Kabe! die Zuleitung zwischen Schaltfunkenstrecke 2 und dem ersten Entladungskanal 3 dar, die Außenleiterstücke 4 den Energiespeicher zwischen dem ersten F':tladungskanal 3 und dem zweiten Entladungskanal 8, mit 5 ist die Isolation zwischen den unterbrochenen Außenleitern und dem durchgehenden Innenleiter 6 bezeichnet, der den Rückleiter darstellt Mit den Außenleitern der Kabel sind Elektrodenklötze la und Aa verbunden. Die Zwischenräume zwischen den Elektrodenklötzen la bzw. 4a sind durch isolierendes Material 7 druck- bzw. vakuumdicht ausgefüllt. Die druck- bzw. vakuumdicht angebrachten isolierenden Entladungskanalwände 10 und die ebenfalls druck- bzv/. vakuumdicht aufgesetzten Endfenster des Entladungsgefäßes sind ebenfalls dargestellt. Mit 14 ist eine durchgehende Elektrode bezeichnet, mit der die Ansatzpunkte der Entladung ausgerichtet und die Homogenität der Entladung verbessert werden kann. Bei der beschriebenen Gaslaseranordnung mit den Koaxiai-Kabeln können wahlweise der Innenleiter 6 oder die Außenleiter 1,4,9 usw. elektrisch aufgeladen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gaslaseranordnung mit mehreren Entladungskanälen, die jeweils durch einander gegenüberliegende Ränder eines Elektrodenpaares begrenzt sind und ein stimulierbares Gas enthalten, ferner mit einer Hochfrequenzleitung, die kapazitive Energiespeicher bildet und zwei durch ein Dielektrikum getrennte Leiter enthält, deren einer in Abschnitte aufgetrennt ist, zwischen die jeweils ein Elektrodenpaar geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzleitung aus parallelgeschalteten Koaxialkabeln besteht, deren Außenleiter (1, 4) für jedes Elektrodenpaar (la, 4a) eine Unterbrechung aufweisen und an den durch die Unterbrechung gebildeten Enden mit den Elektroden des betreffenden Paares verbunden sind, während der Innenleiter (6) und die ihn umgebende Isolation (5) ununterbrochen durchgehen.

2. Gaslasersrrordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungskanäle (3, 8) über Spiegel (12) und unter Zwischenschaltung eines Raumfilters (13) optisch in Reihe geschaltet sind.

3. Gaslaseranordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungskanäle (3, 8) unterschiedliche stimulierbare Gase enthalten.