DE2528174B2 - Laser mit wanderwellenanregung - Google Patents
Laser mit wanderwellenanregungInfo
- Publication number
- DE2528174B2 DE2528174B2 DE19752528174 DE2528174A DE2528174B2 DE 2528174 B2 DE2528174 B2 DE 2528174B2 DE 19752528174 DE19752528174 DE 19752528174 DE 2528174 A DE2528174 A DE 2528174A DE 2528174 B2 DE2528174 B2 DE 2528174B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- gap
- laser
- laser according
- edges
- dielectric strength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/0971—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited
- H01S3/0973—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited having a travelling wave passing through the active medium
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Laser gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Unter einer Wanderwellenanregung eines Lasers versteht man ein Laser-Pumpverfahren, bei dem ein
Zustand, in dem das stimulierbare, aktive Lasermedium die Laserstrahlung verstärkt, mit dem zu verstärkenden
Laserstrahlungsimpuls mitgeführt wird.
Eine Wanderwellenanregung ist vor allem zum effektiven Pumpen von Superstrahlungslasern wichtig,
bei denen die Laufzeit des Laserstrahlungsimpulses durch das aktive Medium größer als die Dauer des
emittierten Laserstrahlungsimpulses ist. Die Dauer des Laserstrahlungsimpulses nimmt in gasförmigen
Medien mit zunehmendem Druck infolge von Stoßabregung des oberen Laserniveaus ab. So ist z. B. im
Falle des Stickstoff läse rs (Wellenlänge 3371 A) bereits
bei einem Fülldruck von 1 bar die Impulsdauer mit § 500 psec kurz gegen die Durchlaufzeit durch
einen Laserkanal üblicher Länge, die ca. 50 cm beträgt (Optics Communications, Bd. 12 [ 1974), Nr. 4, S. 370
bis 372).
*5 Bisher hat man versucht, die Wanderwellenanregung
durch eine den Entladungselektroden zugeführte, durch Laufzeiteffekte erzeugte elektrische
Wanderwelle zu erzwingen, siehe z. B. Opto-electronics, Bd. 4 (1972), S. 43 bis 49. Ein bei dieser Art
dar Wanderwellenanregung bisher noch nicht befriedigend gelöstes Problem besteht darin, daß es praktisch
nicht möglich ist, den Anstieg der elektrischen Spannung zwischen den Elektroden so steil zu machen,
daß die Zündverzugszeit klein genug ist, um elektrische Ausgleichsvorgänge längs der Elektroden
in tragbaren Grenzen zu halten.
Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, bei einem Laser, insbesondere
einem Gaslaser, eine wirkungsvolle Wanderwellenanregung trotz relativ langsamer Anstiegszeit der die
Anregung bzw. Entladung bewirkenden, geschalteten elektrischen Hochspannung zu erreichen.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Maßnahmen
gelöst.
Bei einem Laser gemäß der Erfindung nimmt also die elektrische Durchschlagsfestigkeit des Spaltes von
einem Punkt minimaler Durchschlagsfestigkeit über mindestens ein Stück des Spaltes in Längsrichtung des
Spaltes stetig und monoton zu. Dies wird vorzugsweise durch eine stetige Verbreiterung des Spaltes, ausgehend
von einem Punkt minimaler Spaltbreite bewirkt. Im einfachsten Falle ist der Spalt also keilförmig und
durch zwei schwach divergierende, gerade Elektrodenränder begrenzt. Eine oder beide Elektrodenränder
können auch voneinander weg gekrümmt sein.
Die Entladung setzt dann am Punkt geringsten Abstandes ein und breitet sich in Richtung zunehmenden
Elektrodenabstandes aus. Die Ränder können scharfkantig, spitz zulaufend oder auch abgerundet sein.
Die Änderung der Durchschlagsfestigkeit läßt sich jedoch auch durch andere Maßnahmen erreichen,
z. B. durch einen Druckgradienten längs des Elektrodenspaltes oder durch stetige Zunahme des Krümmungsradius
der sich gegenüberliegenden Elektrodenkanten, durch einen längs des Spaltes verlaufenden
Gradienten der Durchschlagsfestigkeit des laseraktiven Mediums, der z. B. durch Zumischen eines
Hilfsgases mit zunehmendem Anteil erreicht werden kann.
Ein wesentlicher Vorteil, der durch die Erfindung erzielt wird, besteht darin, daß siqh ohne Verwendung
extrem niederinduktiver Schalter (wie z. B. dieleklrischer Funkenstrecken, die eine höhere Repetitiomsrate
ausschließen) eine Wanderwellenanregung längs eines Laserkanals üblicher Baulänge realisieren läßt.
Durch eine Wanderwellenanregung in Gasen, die un-
tcr höheren Drücken (ρ > 1 bar) stehen, können ultrakurze Laserstrahlungsimpulse hoher Leistung erzeugt
werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird bei einem Laser, der eine
Schaltfunkenstrecke zur Anlegung einer Hochspannung an die beiden Elektroden enthält, die Schaltfunkenstrecke
suit den Elektroden in dasselbe bzw. ein kommunizierendes Druckgefäß eingebaut, so daß
zwischen den Elektroden des Lasers und zwischen den Elektroden der Schaitfunkenstrecke stets im wesentlichen
der gleiche Druck herrscht. Durch diese Maßnahme wird der Laserkanal bei Änderungen des
Druckes jeweils mit gleichem EIp ( E = elektrische Feldstärke, ρ = Fülldruck) betrieben, da die Durchschlagsspannung
der Schaltlfunkenstrerke linear mit dem Druck ansteigt. Der Laser kann somit ohne Veränderungen
an der Schaitfunkenstrecke bei verschiedenen Füildrücken betrieben werden, wodurch sich
die Dauer des emittierten Laserstrahlungsimpulses einstellen läßt.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine vereinfachte Querschnittsansicht eines Lasers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
und
Fig. 2 eine Draufsicht in einer Schnittebene A-B
der Fig. 1.
Der in Fig. 1 schematisch im Querschnitt dargestellte Laser enthält zwei Elektroden 10, 12 in Form
langgestreckter Aluminium gußplatten, die etwa 5 mm dick, 30 mm breit und 500 mm lang sein können und
jeweils eine keilförmig zulaufende Kante 14 bzw. 16 bilden. Die Kanten 14, 16 liegen sich in nahem Abstand
gegenüber und begrenzen zwischen sich einen Entladungs- oder Laserkanal 18. Unterhalb und
oberhalb der in einer Ebene liegenden Elektroden 10 und 12 sind je eine dünne isolierende Folie 19 bzw.
20 angeordnet. Die Folien können z. B. aus Polyester bestehen und z. B. etwa 200 μηι dick sein. An die
Folien 19 und 20 schließen sich Gcgenelektroden 21 bzw. 22 an, die sich über die ganze Breite und Länge
beider Elektroden 10 und 12 erstrecken und mit jeder Elektrode 10 und 12 einen Kondensator bilden. Die
Gegenelektroden 21, 22 können z. B. aus 5 mm dikken Aluminiumplatten bestehen und sind mit Masse
verbunden. Die Elektroden 10 und 12 sind jeweils über einen Ladewiderstand 23, 24, dessen Widerstandswert
in der Größenordnung von 108 Ohm liegen kann, mit einer nicht näher dargestellten Quelle für
eine Hochspannung + UL verbunden, die z. B. +8
bis + 10 kV betragen kann.
Die Elektrode 12 ist außerdem über eine Schaitfunkenstrecke 26 mit Masse verbunden. Die Schaitfunkenstrecke
26 kann in bekannter Weise steuerbar sein oder hat eine Durchschlagsspannung, die kleiner
ist als UL.
Die beschriebene Elektrodenanordnung und die Schaitfunkenstrecke 26 sind in einem Gefäß 28 angeordnet,
das ein stimulierbares Medium, insbesondere ein Gas, wie Stickstoff, enthält. Das Gefäß 28 kann
entfallen, wenn als stimulierbares Medium der Stickstoff von Luft unter Atmosphärendruck verwendet
wird. Das Gefäß 28 kann druckfest ausgebildet und mit einer nicht dargestellten Druckgasquelle verbunden
sein. Die Druckgasquelle kann hinsichtlich des Betriebsdruckes einstellbar sein.
Bei dem beschriebenen Laser nimmt die Durchschlagsfestigkeit des Lasergases zwischen den Kanten
14 und 16 der Elektroden 10 und 12 vordem in Fig. 2
unteren Ende dieser Elektroden bis zum oberen Ende stetig und monoton zu. Dies wird bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, daß der Abstand zwischen den geraden Elektrodenkanten 14
und 16 längs des Laserkanales 18 von einem Ende der Kanten zum anderen hin stetig zunimmt. Bei der
dargestellten Ausführungsform kann der Elektrodenabstand am unteren Ende 30 ca. 0,8 mm und am oberen
Ende 32 ca. 1,0 mm betragen.
Im Betrieb werden die Elektroden 10 und 12 über die Widerstände 23 und 24 durch die Spannung + U1
aufgeladen. Wenn die Schaitfunkenstrecke 26 zündet oder gezündet wird, entlädt sich zunächst der durch
die Elektrode 12 einerseits und die Gegenelektroden 21,22 andererseits gebildete Kondensator. Die Spannung
zwischen den Elektroden 10 und 12 steigt dadurch verhältnismäßig rasch an. Wegen des ungleichmäßigen
Abstandes zwischen den Kanten 14 und 16 der Elektroden zündet die Entladung jedoch immer
an der engsten Stelle am Ende 30 und läuft dann in Richtung des Pfeiles durch den Laserkanal 18. Die
»5 geometrische Lage des Anschlußpunktes der Schaitfunkenstrecke
26 an der Elektrode 12 ist wegen des relativ langsamen Spannungsanstiegs beim Entladen
des Kondensators 12-21, 22 ohne Bedeutung. Die in Pfeilrichtung durch den Laserkanal 18 laufende Entladung
bewirkt eine Wanderwellenanregung, durch die das stimulierbare Medium zur Emission von Superstrahlung
veranlaßt wird. Die Laserstrahlung wird in erster Linie in Pfeilrichtung emittiert und ist in dieser
Richtung wegen der Wanderwellenanregung um ein Vielfaches intensiver als in der Gegenrichtung.
Gleichzeitig wird durch die keilförmige Ausbildung des Elektrodenspaltes gewährleistet, daß nur ein einziger
Laserstrahlimpuls pro Entladung emittiert wird.
Die Dauer des emittierten Laserstrahlungsimpulses beträgt bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
mit Luft unter Atmosphärendruck als stimulierbares Medium etwa 300 psec, die Durchlauf zeit der Entladung
durch den 500 mm langen Laserkanal 18 betrug
♦5 ca. 1,7 nsec. Man sieht, daß bereits bei einem Wert
5 des Verhältnisses dieser beiden für die Wanderwellenanregung charakteristischen Zeiten eine erhebliche
Leistungssteigerung bewirkt wird.
Die beschriebene Ausführungsform läßt sich z. B.
dadurch abwandeln, daß man mindestens eine der Kanten 14, 16 nicht gerade, sondern etwa gekrümmt
ausbildet. Wichtig ist jedoch immer, daß die Breite des Spaltes und dadurch die Durchschlagsfestigkeit
von einem Punkt minimalen Wertes längs des Laserkanals über mindestens ein Stück der Kanten zunimmt.
Die gewünschte Änderung der Durchschlagsfestigkeit längs des Laserkanals 18 kann an Stelle des zunehmenden
Elektrodenabstandes oder zusätzlich zu dieser Maßnahme auch noch durch andere Maßnahmen
bewirkt werden, z. B. durch einen Druckgradienten längs des Laserkanals, der z. B. durch eine Strömung
längs des Laserkanals erzeugt werden kann, durch ein zusätzliches elektrisches und/oder magnetisches
Feld, durch Änderung der Dielektrizitätskonstante, durch Zumischung eines Fremdgases, die Änderung
des Krümmungsradius der einander gegenüberliegenden Elektrodenränder längs des Kanals,
und damit des Feldstärkegradienten (die Elektroden- selbstverständlich nicht auf den angegebenen Wei
ränder können also etwa die Form eines Teiles eines beschränkt, sie kann leicht empirisch eingestellt sowi
Kegelmantels haben). optimiert werden und z. B. zwischen etwa 0,04 un
Die Abstandsänderung der Kanten (Keilwinkel) ist 0,1% betragen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Laser mit zwei an Ladungsspeicher angeschlossenen Elektroden, die einander gegenüberliegend
mit ihren Kanten einen langgestreckten Spalt begrenzen, mit einem im Spalt befindlichen
gasförmigen stimulierbaren Medium und mit Mitteln, durch die an einer vorbestimmten Stelle im
Spalt eine Gasentladung ausgelöst werden kann, die sich nach Art einer Wanderwelle längs des
Spaltes ausbreitet, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch welche die
Durchschlagsfestigkeit des Spaltes an der vorbestimmten Stelle auf einen Minimalwert herabgesetzt
und längs eines an die vorbestimmte Stelle angrenzenden Stückes des Spaltes mit zunehmendem
Abstand von der vorbestimmten Stelle an erhöht wird.
2. Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der den Spalt (18) begrenzenden
Kanten (14,16) von einem Minimalwert an der vorbestimmten Stelle längs mindestens
eines Teiles des Spaltes stetig zunimmt.
3. Laser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten geradlinig sind und daß
ihr Abstand vom einen Ende (30) zum anderen Ende (32) des Spaltes zunimmt.
4. Laser nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Strömung
des stimulierbaren Mediums längs des Spaltes, die einen die Durchschlagsfestigkeit verändernden
Druckabfall längs des Spaltes erzeugt.
5. Laser nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchschlagsfestigkeit des Spaltes
durch eine Änderung des Krümmungsradius der den Spalt begrenzenden Kanten geändert
ist.
6. Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchschlagsfestigkeit des Spaltes
durch Zumischen eines Hilfsgases mit sich längs des Spaltes ändernder Konzentration zum
stimulierbaren Medium geändert ist.
7. Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Änderung der Durchschlagsfestigkeit
des Spaltes ein zusätzliches elektrisches und/oder magnetisches Feld erzeugen.
8. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das laseraktive
Medium Luft ist.
9. Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Spalt ',18) begrenzenden
Kanten (14,16) der Elektroden (10, 12) und eine zur Auslösung der Gasentladung dienende Schaltfunkenstrecke
(26) in einem gemeinsamen Gefäß (28) angeordnet sind.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2528174A DE2528174C3 (de) | 1975-06-24 | 1975-06-24 | Laser mit Wanderwellenanregung |
US05/694,661 US4166252A (en) | 1975-06-24 | 1976-06-10 | Laser with travelling wave excitation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2528174A DE2528174C3 (de) | 1975-06-24 | 1975-06-24 | Laser mit Wanderwellenanregung |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2528174A1 DE2528174A1 (de) | 1976-12-30 |
DE2528174B2 true DE2528174B2 (de) | 1977-10-27 |
DE2528174C3 DE2528174C3 (de) | 1978-06-22 |
Family
ID=5949846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2528174A Expired DE2528174C3 (de) | 1975-06-24 | 1975-06-24 | Laser mit Wanderwellenanregung |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4166252A (de) |
DE (1) | DE2528174C3 (de) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH612298A5 (de) * | 1976-06-23 | 1979-07-13 | Battelle Memorial Institute | |
JPS55500012A (de) * | 1977-12-23 | 1980-01-17 | ||
WO1980001439A1 (en) * | 1978-12-29 | 1980-07-10 | Battelle Memorial Institute | Electrically energized gaseous active medium pulse laser |
FR2489050A1 (fr) * | 1980-08-20 | 1982-02-26 | Comp Generale Electricite | Laser a gaz excite par decharge de condensateurs |
US4926435A (en) * | 1988-08-22 | 1990-05-15 | Benjamin Kazan | Radioactive light sources |
US6792011B2 (en) * | 2001-04-19 | 2004-09-14 | Hrl Laboratories, Llc | Frequency modulated laser with high modulation bandwidth |
JP5196330B2 (ja) * | 2008-12-18 | 2013-05-15 | Tdk株式会社 | 静電気対策素子及びその複合電子部品 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2123101B1 (de) * | 1970-12-30 | 1973-12-28 | Comp Generale Electricite | |
US3757248A (en) * | 1972-07-31 | 1973-09-04 | Massachusetts Inst Technology | Pulsed gas laser |
-
1975
- 1975-06-24 DE DE2528174A patent/DE2528174C3/de not_active Expired
-
1976
- 1976-06-10 US US05/694,661 patent/US4166252A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2528174A1 (de) | 1976-12-30 |
US4166252A (en) | 1979-08-28 |
DE2528174C3 (de) | 1978-06-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3486133T2 (de) | Vorionisierung eines Gaslasers mittels Koronaentladung. | |
DE2811198A1 (de) | Gaslaser mit gepulster elektrischer entladung unter verwendung einer blumlein- uebertragung mit wasser als dielektrikum | |
DE2546511C3 (de) | Hochleistungs-Gaslaser | |
DE3705165A1 (de) | Mit entladungserregung arbeitende laservorrichtung fuer kurze impulse | |
DE2546512A1 (de) | Hochleistungs-gaslaser | |
DE2528174C3 (de) | Laser mit Wanderwellenanregung | |
DE2433781C2 (de) | Elektronenquelle | |
DE1298175B (de) | Schaltfunkenstrecke von geringer Eigeninduktivitaet | |
DE2636177C3 (de) | Hochenergielaser | |
DE1926448A1 (de) | Vorrichtung zum elektrohydraulischen Formen rohrartiger Werkstuecke | |
DE2135109C3 (de) | Gaslaser | |
DE2310960B2 (de) | Gasgefüllte Entladungsröhre als Schutzvorrichtung | |
DE2919709B2 (de) | Gepulster CO↓2↓-Laser | |
DE2429764A1 (de) | Gaslasergenerator | |
DE2013548C3 (de) | Impulsgenerator | |
DE2062063C2 (de) | Schutzeinrichtung für Hochspannungsanlagen | |
DE1764652C3 (de) | Gaslaser | |
DE2140876A1 (de) | Funkenstreckenanordnung | |
DE2347739C2 (de) | Verfahren zum Erzeugen einer transversalen elektrischen Anregung eines Gases in einer Gaslaseranordnung | |
AT366517B (de) | Pulsweise arbeitender, transversal elektrisch angeregter atmosphaerendruck(tea-)-gaslaser | |
DE2113902A1 (de) | Gaslaser-Entladungsroehre | |
DE1213514B (de) | Verfahren zum Zuenden einer an Spannung liegenden Funkenstrecke | |
DE2529536A1 (de) | Hochspannungsableiter | |
DD159486A1 (de) | Longitudinal angeregter impulsgaslaser | |
CH470093A (de) | Uberspannungsableiter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |