DE2534322A1 - Jodlaser - Google Patents

Jodlaser

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DE2534322A1 DE19752534322 DE2534322A DE2534322A1 DE 2534322 A1 DE2534322 A1 DE 2534322A1 DE 19752534322 DE19752534322 DE 19752534322 DE 2534322 A DE2534322 A DE 2534322A DE 2534322 A1 DE2534322 A1 DE 2534322A1
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    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/22—Gases
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
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Description

PATENTANWÄLTE DR. ING. ERNST SOMMERFELD
DH. DIETER V. BEZOLD DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. WOLFGANG ILEUSLER D-8 MUENCHEN 8β MAIUA-TIlEnESIA-RTRASSE POSTFACH 80OBOS
TELEFON 08β/«7βΒ0β 476810
TELEX 022638 TBLEQRAMM SOMBEZ
21.Mai 1975
9621-75 Dr.v.B/E
Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der
Wissenschaften e.V. Göttingen, Bunsenstraße
Jodlaser
Die vorliegende Erfindung betrifft einen
Jodlaser mit einem rohrförmigen Gefäß, in dem sich ein ein
verbindung
stimulierbares Jod/ enthaltendes gasförmiges Lasermedium befindet, und mit einer Vorrichtung zum Erzeugen einer Besetzungsinversion im Lasermedium.
Beim Jodlaser wird gewöhnlich als laseraktiver Bestandteil des gasförmigen Lasermediums eine der photolytischen Spaltung (Blitzlichtphotolyse") zugängliche organische Jodid verwendet.
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In einem Jodlaser wird bei der Erzeugung eines Strahlungsimpulses jeweils nur ein Teil des in der Füllung enthaltenen organischen Jodids photolysiert und es entsteht dabei neben einem inaktiven Gas auch molekulares Jod. Dieses setzt beim nächsten Beblitzen der noch unverbrauchtes organisches Jodid enthaltenden Füllung die Ausbeute an Laseremission herab, indem es durch verschiedene Prozesse Jodatome im Grundzustand erzeugt. Um die volle Leistung eines Jodlasers zu erreichen, mußte daher bisher die Gasfüllung nach jedem Schuß ausgetauscht werden. Dies ist nicht nur zeitraubend sondern auch teuer, da man das unverbrauchte Jodid entweder verwerfen oder zurückgewinnen muß.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Jodlaser eine bessere Ausnutzung des stimulierbaren Jodids zu erreichen.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 unter Schutz gestellte Erfindung gelöst.
Die Unteransprüche betreffen Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
Durch die vorliegende Erfindung wird nicht nur eine wesentliche Ersparnis aa teurem Jodid sondern auch eine Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit, d.h. eine höhere Schußfolge erreicht.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele
der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigen;
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FIg. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausfuhrungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Teiles einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
Ein Jodlaser gemäß der Erfindung enthält
im Prinzip ein übliches Laserrohr, in dem die Erzeugung der Besetzungsinversion und die stimulierte Emission von Laserstrahlung in bekannter Weise erfolgt, und einen Gaskreislauf, der das Laserrohr, eine Umwälzpumpe sowie eine Reinigungsund Nachfüllapparatu» enthält. Die Gasfüllung des Laserrohrs wird durch die Pumpe abgepumpt, durch die Reinigungs- und Nachfüllapparatur geleitet, wobei es gereinigt und in seinem Jodidgehalt. · wieder hergestellt wird, und
die regenerierte Gasfüllung wird dann wieder in das Laserrohr eingeleitet.
Der in Fig. 1 als Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellta^jpdlaser enthält ein übliches Laserrohr 10, z.B. aus Quar#f dessen Enden mit Brewster-Fenstern 12 und 14 abgeschlossen ist. Das Laserrohr befindet sich zwischen einem vollständig reflektierenden Spiegel 16 und einem teildurchlässigen Spiegel 18 und kann, wie üblich, in der einen Brennlinie eines nicht dargestellten elliptischen Zylinderspiegels angeordnet sein, in dessen anderer Brennlinie sich eine ebenfalls nicht dargestellte Blitzlampe befindet, deren Strahlung zur Photolyse des Jodids und damit zur Erzeugung einer Besetzungsinversion dient.
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Das Laserrohr 10 ist in der Nähe seiner
Enden mit zwei Anschlußstutzen 20 und 22 versehen. Der Anschlußstutzen 20 ist mit einer umwälzpumpe 24 verbunden, die die Gasfüllung aus dem Laserrohr 10 absaugt und in eine Reinigungsvorrichtung 26 drückt. Aus der Reinigungsvorrichtung 26 strömt das gereinigte Lasergas durch eine Vorrichtung 28, die zum Ergänzen des verbrauchten aktiven Lasermediums dient, und dann durch den Stutzen 22 zurück in das Laserrohr 10.
Die Reinigung des aus dem Laserrohr 10 abgezogenen Gasgemisches kann durch chemisches oder physikalisches Binden des Jods erfolgen. Die chemische Bindung von J2 kann mit Reduktionsmitteln, wie Na2S3O3, Quecksilber, Silber, Kupfer, amalgamiertem Kupfer und dgl. erfolgen. Staubförmige Verunreinigungen werden entweder durch ein Staubfilter oder ein Zyklon abgeschieden oder sie werden dadurch vermieden, daß das Reduktionsmittel mit einem hochsiedenden Lösungsmittel (z.B. Triäthylenglykol) angeteigt wird.
Physikalisch kann das im Laserrohr 10 während des Betriebes des Jodlasers entstandene Jod entfernt werden durch Adsorption, z.B. an Aktivkohle (Staub wird wie bei der chemischen Reinigung beseitigt oder unterdrückt), oder durch Ausfrieren in einer Kühlfalle, die auf einer Temperatur unter +100C gehalten wird.
Die Reinigungsvorrichtung 26 kann also z.B.
aus einer Art Kolonne bestehen, die mit amalgamierten Kupferspänen gefüllt ist und am Austrittsende ein Staubfilter 26a enthält.
Die Vorrichtung 28 zum Ergänzen des aktiven
Lasermediums kann z.B., wie in Fig. 1 dargestellt, aus einer Blasenvorlage bestehen, die flüssiges Jodid enthält, dessen
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Temperatur durch ein Kühlbad 28a auf einem solchen Wert gehalten wird, daß der Dampfdruck des Jodids dem gewünschten Partialdruck des Jodids im Lasermedium entspricht.
Bei der in Fig. 2 schematisch dargestellten Ausführungsform enthält der Gaskreislauf wieder eine Umwälzpumpe 24 und eine Reinigungsvorrichtung 26, die wie oben beschrieben ausgebildet sein kann.
Die Ergänzung des aktiven Lasergases
erfolgt dadurch, daß aus einem Vorratsgefäß 30 über ein Regelventil 32 gasförmiges Jodid in den Gaskreislauf eingespeist wird. Der Partialdruck des Jodids wird auf der Basis seiner Ultraviolettstrahlungabsorption in einer Absorptionszelle 34 überwacht. Das Regelventil 32 kann aufgrund der von der Absorptionszelle 34 erzeugten Meßwerte von Hand oder automatisch über einen Regler 36 üblicher Bauart automatisch gesteuert werden.
Der Gaskreislauf kann ein überdruckventil
oder ein Druckausgleichsgefäß enthalten, wie bei 38 angedeutet ist.
Fig. 3 zeigt ein besonders einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier sind die Reinigungsund Nachfüllvorrichtung kombiniert und zwar dient die als gekühltes Vorratsgefäß für das Jodid dienende Blasenvorlage 28 gleichzeitig auch als Kühlfalle zur Jodabscheidung.
Beim konventionellen Betrieb eines Gaslasers mit Gasaustausch nach jedem Schuß wurden bei einer bestimmten Apparatur für die Erzeugung von 200 Laserstrahlungsimpulsen etwa 130g Jodid verbraucht. Bei Verwendung
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eines Gaskreislaufes gemäß Fig. 3 sank der Verbrauch bei diesem Laser unter sonst gleichen Bedingungen auf ca 8 g.
Als aktive Lasermedien können die üblicherweise in Jodlasern verwendeten Jodide benutzt werden, z.B. C3P7J.
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Claims (8)

  1. Ansprüche
    l.^Jodiaser mit einem rohrförmigen Gefäß,
    in dem sich ein ein Jod/ enthaltendes gasförmiges Lasermedium befindet, und einer Vorrichtung zum Erzeugen einer Besetzungsinversion im Lasermedium, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Gefäß (10) in einem Gaskreislauf angeordnet ist, der eine Reinigungsvorrichtung (26) zum Abscheiden von elementarem Jod, das beim Betrieb des Lasers im rohrförmigen Gefäß entstanden ist, eine Vorrichtung (28, 28a; 30 bis 36) zum Ergänzen verbrauchte» Jdfcte d i Viht (24) Uäl d L
    Jodfcete, und eine Vorrichtung (24) zum Umwälzen des Lasermediums im Kreislauf enthält.
  2. 2. Jodlaser nach Anspruch 1, dadurch
    gekennzeichnet, daß die Reinigungsvorrichtung eine Substanz, wie Aktivkohle, zur physikalischen Bindung des Jods enthält.
  3. 3. Jodlaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsvorrichtung eine Substanz zur chemischen Bindung des Jods enthält.
  4. 4. Jodlaser nach Anspruch 3, dadurch
    gekennzeichnet, daß die Reinigungsvorrichtung Natriumthiosulfat, Quecksilber, Silber, Kupfer und/oder amalgamiertes Kupfer enthält.
  5. 5. Jodlaser nach Anspruch 1, dadurch
    gekennzeichnet, daß die Reinigungsvorrichtung eine Kühlfalle enthält.
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  6. 6. Jodlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    daß die ReinigtaigsvOrricMttßg eine Einrichtung (26a} zur Staubabscheidtmg
  7. 7. JosHaser nach eiaseirt der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vbrri chttmg zur Ergänzung dejs Jod«» ein Vorratsgefäß £28, Fig, Ii eitt&Slt, «Jessen Temperatur durch eine Teitiperiervorridsttmg (2SaJ auf eine» solchen Wert gehalten werden kann, daß der öaatpfdrucJE d&p Jodjüe dem gewünschten Partialdruck des Jöälde im rohrförmigen Gefäß {10} entspricht.
  8. 8. Jodlaser nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlfalle sowohl zur Jodabscheidung als auch zur JodinKii'yoff ^ zung dient*
    f. Jödlaser nach einem der Ansprüche 1 bis
    Gr g&kentoz&lcftnet durch nfn^TriijifrYfrj* eiithalteßdes V&g%ä&&§@£Siß (30}, das Über eiff ßegelvewtil C$2) an den Gas kreislauf atngescrtlos-sen ist und daß an den Gas kreislauf eis® VörriciitEmg ξΜ} zur Messujkg der
    lö* Jö^lasier nacfi An^pruch 9, dadurch g © k © » a 2T e ί c h η e t, äa& das Regelventil (32) durch- äi& ^Äerlehtung (34) zur Messung der JodJÄ»
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