DE2502140A1

DE2502140A1 - Hochleistungs-gaslaser

Info

Publication number: DE2502140A1
Application number: DE19752502140
Authority: DE
Inventors: Thomas Kenneth Allen; John Henry Porter Clarke Megaw
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1975-01-21
Filing date: 1975-01-21
Publication date: 1976-07-22

Description

Hochleistungs-Gaslaser Die Erfindung bezieht sich auf Hochleistungs-Gaslaser, d.h.
auf Laser, die Leistungsausgänge von Kilowattgrößeerzeugen.
Kontinuierlich arbeitende Hochleis-tungs-Kohlendio-xidlaser wurden bereits beschrieben, bei denen ein Elektronenstrahl dazu verwendet wird, das die Laserwirkung hervorrufende Medium (genannt "Lasing-Medium") vor der Anregung der Laserentladung. mittels einer Gleichstrorn-Dauer -Spannung zu ionisieren. Bei anderen Anordnungen werden elektrische Felder von Radiofrequenz verwendet, um eine kontinuierliche Vorionisierung des Lasing-Mediums hervorzubringen.
Erfindungsgemäß wird ein Gaslaser. geschaffen,.der--sich zusammensetzt aus einer Einrichtung, die einen Lasing-Hohlraum mit einer optischen Achse bildet, aus einem Einlaß und einem Auslaß für ein gasförmiges Lasing-Medium, aus einer Elektrode, die als Kathode wirksam ist, und erfindungsgemSß- aus einer Reihe von individuell belasteten Elektroden, die eine aus Segmenten zusammengesetzte Anode bilden, wobei die Elektroden aus Anode und Kathode so angeordnet sind, daß eine elektrische Entladung quer zur Strömungsrichtung des gasförmigen Lasing-Mediums und der optischen Achse des Hohlraums aufrechterhalten werden kann.
Die Erfindung wird nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung beschrieben, die einen chematischen Querschnitt eines. Hochleistungs-Gaslasers zelgt.
In der Zeichnung ist ein optischer Hohlraum allgemein mit 1 bezeichnet. Der optische Hohlraum 1 weist auf der einen Seite einen Einlaß 2 für ein gasförmiges Lasing-Medium, wie bei spielsweise das C02N2-He-Gemisch, welches in der Technik 5.11.
gemein bekannt ist, und auf der anderen Seite einen Auslaß. 3 auf. Im Einlaß 2 befindet. sich ein Gitter 4 mit welchem die Strömung. des gasförmigen Mediums in den Bereich der tatsächliehen Laserentladung L gesteuert wird. Die Strömungsrichtung des gasförmigen Mediums ist durch einen Pfeil angedeutet, Innerhalb des optischen Hohlraums i befinden sich eine einzelne hohle Kupferelektrode 5, die eine Kathode bildet, sowie eine- aus Segmenten zusammengesetzte Anode 6, die aus fünf Reihen von Kupferstiften 7 besteht. Die Reihen der Stifte 7 haben einen Abstand von etwa 2 cm voneinander, und die Stifte 7 in jeder gegebenen Reihe sind etwa 9 mm voneinander entfernt. Der Durchmesser der Stifte 7 beträgt 4 mm, obwohl auch Durchmesser im Bereich von 3 bis 15 mm verwendet worden sind. Jeder Stift 7 ist mit einer Energiezufuhr über einen Ballastwiderstand 8 von etwa 4,4 Kiloohm verbunden, der außerhalb des Hohlraums 1 angeordnet ist.
Die segmentartige Anode 6 und die Kathode 5 sind etwa 10 cm über den Entladebereich L hinweg voneinander entfernt. Jedes Ende der Kathode 5 ist von der segmentartigen Anode 6 weg gekrümmt, um den Anode-Kathode-Abstand zu vergrößern und so die Länge des Entladebereiches L festzulegen. Diese beträgt etwa 2,4 m, Bei Gebrauch beträgt eine geeignete Gasströmungsgeschwindigkeit durch den Entladebereich L hindurch etwa 5 m/s, und Leistungseingänge von etwa 100 kW können in den Entladebereich L eingespeist werden. Als Folge davon müssen die segmentartige-Anode.6ufld die Kathode 5 gekühlt werden. Im Falle der Kathode 5.wird dies durch sie hindurch in Umlauf gehaltenes Wasser bewirkt. Die Anodenstifte 7 werden mittels Wasser gekühlt, welches durch Keramikrohre umläuft, die nicht dargestellt sind und mit denen die Stifte 7 thermisch verbunden sind. Alternativ kann man die Stifte 7 auch durch einen Wassermantel hindurch verlaufen lassen der den Hohlraum 1 umgibt. In diesem Falle müssen sie jedoch über Jenen Teil ihrer Länge hinweg, der mit dem Wasser in Kontakt steht, elektrisch isoliert sein.
Es ist außerdem notwendig, das gasförmige Lasing-Medium zu kühlen. Ein geeigneter Weg dazu besteht darin, das gasförmige Lasing-Medium in einer geschlossenen Schleife zirkulieren zu lassen, die einen Wärmetauscher einschließt.
Patent ansprüche

Claims

Patentansprüche S Hochleistungs-Gaslaser mit-ein-er Einrichtung, die einen Lasing-Hohlraum mit einer optischen Achse bildet, mit einem Einlaß und einem Auslaß für ein gasförmiges Lasing-Medium, mit einer Elektrode, die als Kathode wirkt, und mit einer Elektrode, die als Anode wirkt, 'dadurch geKennzeichnet, daß die Anode (6) eine Anordnung von einzein belasteten Elektroden (7) aufweist, die eine segmentartige Anode (6) bilden, wobei diese und die Kathode (5) so angeordnet sind, daß eine elektrische Entladung quer zur Strömungsrichtung des gasförmigen Lasing-Mediums und zur optischen Achse des Hohlraumes (1) aufrechtzuerhalten ist.
2. Gaslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die segmentartige Anode (6) eine lineare Anordnung von einzeln belasteten Elektroden (7) aufweist.
3. Gaslaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Kühlen der als Anode wirksamen Elektroden (7) vorgesehen ist.
4. Gaslaser nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Kühlen der Kathode (5) vorgesehen ist.
5. Gaslaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Lasing-Medium in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert, der den Lasing-Hohlraum (1) einschließt.
6. Gaslaser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossene Kreislauf eine Einrichtung zum Kühlen des gasförmigen Lasing-ediums enthält
7. Gaslaser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Elektroden (5,6) so ist, daß der Abstand zwischen den Elektroden an den Enden der Kathode (5) größer ist, derart, daß eine effektive Länge gebildet wird, die kleiner als die wirkliche Länge der Kathode (5) ist.
8. Gaslaser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daR das gasförmige Lasing-Medium ein Gemisch aus Kohlendioxid, Stickstoff und Helium ist.

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