DE2636476C2 - Gaslaser - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet,

daß die Flächen der beiden Anregungsleitungen (1,

2) je begrenzt werden

— zum ersten durch einen Parabelbogen (16), der den Scheitelpunkt (17) dieser Parabeln ausschließt und an einem ersten Punkt (18) endet, der in der Nähe dieses Scheitelpunkts liegt,

— zum zweiten durch einen Abschnitt, der den Brennpunkt (20) der Parabel mit dem ersten Punkt (18) verbindet,

— und schließlich durch einen Abschnitt (21) der Achse dieser Parabel, der vom Brennpunkt (20) ausgeht,

wobei der sich vom Abschnitt (21) der Parabelachse zum Parabelbogen (16) erstreckende Spalt (9) mit dem Abschnitt (21) der Achse der zugeordneten Parabel einen Winkel (22) einschließt, und

wobei die beiden Anregungsleitungen entlang dem den Brennpunkt (20) mit dem ersten Punkt (18) verbindenden Abschnitt in derartiger elektrischer und mechanischer Verbindung miteinander stehen, daß die erste Metallplatte (4) mit der vierten Metallplatte (8), die zweite (5) mit der dritten Metallplatte (7) sowie die erste Isolierplatte (3) mit der zweiten Isolierplatte (6) verbunden ist, und

wobei die Mittel zum Auslösen einer punktförmigen Entladung im gemeinsamen Brennpunkt (20) der beiden Leitungen wirksam werden.

2. Gaslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Aufrechterhaltung des gasförmigen aktiven Milieus zwischen den Elektroden (12,13) ein entlang den Spalten (9,10) angeordnetes Rohr (14) umfassen, wobei der Abstand des ersten Punkts (18) vom Scheitelpunkt (17) der Parabel ausreichend groß ist, damit das Rohr (14) quer im Zwischenraum (11) zwischen dem Abschnitt (21) der Achse der Parabel und den Parabelbögen (16) angeordnet werden kann.

3. Gaslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Metallplatte (5) und die dritte Metallplatte (7) jeweils außerdem einen Wellenreflektor (123) aufweisen, der die Form eines auf den Brennpunkt (20) zentrierten Kreisbogens besitzt, wobei der erste Punkt (18) auf der einen Seite des Brennpunkts (20) und der Kreisbogen auf der anderen Seite dieses Brennpunkts (20) liegt

4. Gaslaser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenreflektor (123) einerseits durch einen Punkt (24) begrenzt wird, der aus dem Schnittpunkt des Kreisbogens mit Abschnitt (21) der Achse der Parabel besteht, und andererseits durch einen weiteren Punkt (25), der aus dem Schnittpunkt des Kreisbogens mit einer den Brennpunkt (20) und den Schnittpunkt (26) des Spalts (9) mit dem Parabelbogen (16) verbindenden Geraden besteht

5. Gaslaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des ersten Puaktes (18) im Verhältnis zum Scheitelpunkt (17) der Parabel so gewählt wird, daß sie durch den ersten Punkt (18) verlaufende Parallele (27) zum Abschnitt (21) der Achse der Parabel auch durch den weiteren Punkt (25) verläuft

6. Gaslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Auslösen einer elektrischen Entladung im Brennpunkt (20) Mittel umfassen, mit denen die erste Platte (4) und die vierte Platte (8) auf ein erstes elektrisches Potential gebracht und die zweite Metallplatte (5) und die dritte Metallplatte (7) auf ein zweites elektrisches Potential (V) gebracht werden, sowie Mittel, mit denen im Brennpunkt (20) zwischen den auf dieses erste bzw. zweite elektrische Potential gebrachten Platten ein elektrischer Lichtbogen erzeugt wird.

7. Gaslaser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem ersten elektrischen Potential um das Erdpotential handelt.

8. Gaslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (22) derart gewählt wird, daß sein Cosinus gleich dem Verhältnis der Ausbreitungsgeschwindigkeit der entlang dem Abschnitt (21) der Achse der Parabel fortschreitenden elektrischen Welle zur Ausbreitungsgeschwindigkeit des Laserstrahls im gasförmigen aktiven Milieu in Richtung (28) der Spalte (9,10) ist.

Die Erfindung betrifft einen Gaslaser mit flachen elektrischen Anregungsleitungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Gaslasergenerator ist aus der DE-AS 21 35 109 bekannt

In diesem Fall werden dreieckige Metallplatten eingesetzt. Die Funkenstrecke wird dann an einem Eckpunkt des Dreiecks angeordnet, während das Laserrohr an der diesem Eckpunkt gegenüberliegenden Seite vorgesehen wird. Die Länge der Seiten des Dreiecks wird so bestimmt, daß der zeitliche Abstand zwischen dem Zeitpunkt, in dem die Welle von einem nahen zum fernen Ende des Laserrohrs fortschreitet, der Zeit ent-

spricht, die der Laserlichtstrahl benötigt, um von einem Ende zum anderen dieses Rohrs zu gelangen.

Wegen ihrer Kreisform erregt jedoch dis Welle das aktive Gas mit einer Geschwindigkeit, die nicht zu jedem Zeitpunkt gleich der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Laserstrahls im Rohr sein kann. Daraus ergeben sich Nachteile, insbesondere eine Verringerung der Laserleistung.

Es ist auch für Laser mit nur einer Anregungsleitung z. B. aus der FR-PS 22 01 806 bekannt, daß eine geradlinig fortschreitende Welle erzeugt werden kann, indem man den Matallplatten Parabelform verleiht und die Funkenstrecken im Brennpunkt dieser Parabeln unterbringt, so daß die genannten Nachteile eigentlich behoben werden können. Jedoch ist es bei einem Laser mit zwei Anregungsleitungen dann notwendig, in jeder Anregungsleitung eine Funkenstrecke vorzusehen, deren gegenseitige Synchronisierung schwierig ist

Die Erfindung gemäß Hauptanspruch will diese Nachteile beheben und einen Gaslaser schaffen, der zwei flache Anregungsleitungen aufweist und bei dem die elektrische Welle entlang dem Laserrohr mit einer Geschwindigkeit eintrifft, die zu jedem Zeitpunkt gleich der Geschwindigkeit des Laserstrahls ist

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform des Gaslasers.

F i g. 2 zeigt in abgewinkelter Form eine Anregung?- leitung, mit der der in F i g. 1 gezeigten Gaslaser hergestellt werden kann.

F i g. 1 zeigt einen Gaslaser, der zwei ebene Anregungsleitungen 1 und 2 aufweist Die Anregungsleitung 1 weist eine Isolierplatte 3 zwischen zwei Metallplatten

4 und 5 auf, und die Anregungsleitung 2 weist eine Isolierplatte 6 zwischen zwei Metallplatten 7 und 8 auf. Die Metallplatten 5 und 7 liegen einander gegenüber und weisen jeweils einen Spalt 9 bzw. 10 auf, durch den sie in zwei unterschiedliche Teile getrennt werden. Die Spalte liegen sich ebenfalls parallel gegenüber, und die Platten

5 und 7 weisen einen Abstand zueinander auf, so daß zwischen diesen Spalten ein Zwischenraum 11 entsteht. Zu beiden Seiten dieser Spalte sind Elektroden 12 bzw. 13 angeordnet, von denen jede mit den Platten 5 und 7 entlang einem Spaltrand in Verbindung steht. Im Zwischenraum 11 ist ein Rohr 14 angeordnet, das sich entlang den Spalten 9 und 10 so erstreckt, daß zwischen den Elektroden 12 und 13 ein Kanal entsteht, in dem ein gasförmiges aktives Milieu aufrechterhalten wird, bei dem es sich beispielsweise um Stickstoff handeln kann. Das Rohr 14 ist an seinen Enden durch zwei hier nicht dargestellte Fenster verschlossen.

Die Anregungsleitungen 1 und 2 sind über den größten Teil ihrer Oberfläche hinweg parallel zueinander angeordnet, jedoch über einen Teil ihres Umfangs hinweg zueinander gekrümmt, so daß sich entlang einem Abschnitt 15 eine elektrische Verbindung ergibt.

Ferner weist dieser Gaslaser Mittel zum Auslösen einer punktförmigen elektrischen Entladung an einem Ende 20 des Abschnitts 15 auf, die gleichzeitig in beiden Anregungsleitungen 1 und 2 eine fortschreitende elektrische Welle hervorrufen. Hierzu wird einerseits die Platte 4 (und folglich auch die Platte 8) auf ein Potential gebracht, das beispielsweise das Erdpotential sein kann, und andererseits die Platte 5 (und somit auch die Platte 7) auf ein Potential V, das vom ersten Potential sehr unterschiedlich ist. Die elektrische Entladung im Punkt 20 zwischen den äußeren Platten 4 und 8 und den inneren Platten 5 und 7 kann dann durch einen bekannten Auslösekreis, beispielsweise mit Hilfe einer hier nicht dargestellten Funkenstrecke, hervorgerufen werden.

Die Anregungsleitungen 1 und 2 können durch Falten einer doppelten, ebenen Anregungsleitung hergestellt werden. F i g. 2 zeigt die Form, die dieser doppelten Anregungsleitung verliehen werden muß, und erleichtert das Verständnis des in Fi g. 1 dargestellten Gaslaseraufbaus. In dieser F i g. 2 werden in abgewickelter Darstellung die Metallplatten 5 und 7 der Anregungsleitung 1 bzw. 2 dargestellt

Die Fläche der Platte 5 wird einerseits durch einen Parabelbogen 16 begrenzt, der nicht den Scheitelpunkt 17 dieser Parabel umfaßt Der Parabelbogen 16 wird durch einen Punkt 18 begrenzt der in der Nähe des Scheitelpunkts 17 liegt, sowie durch einen weiter von diesem Scheitelpunkt entfernten Punkt Die Fläche der Platte 5 wird ferner durch einen Abschnitt 19 begrenzt, der den Punkt 18 und den Brennpunkt 20 der Parabel verbindet, sowie schließlich durch einen Abschnitt 21 der Achse der Parabel, der in bezug auf den Scheitelpunkt 17 jenseits vom Brennpunkt 20 liegt. Der Spalt 9 der Platte 5 bildet mit dem Abschnitt 21 Achse 21 der Parabel einen Winkel 22.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, ist die Fläche der Platte 7 symmetrisch zur Platte 5, wobei die Symmetrieachse durch den Abschnitt 19 verläuft Diese Platte 7 wird somit zu einem Teil durch einen Parabelbogen 23 begrenzt, der denselben Brennpunktabstand aufweist wie bei der Platte 5. Die Platten 5 und 7 stehen über den Abschnitt 19 in elektrischer und materieller Verbindung miteinander und werden in der Praxis aus einer einzigen Metallplatte ausgeschnitten.

Das gleiche gilt selbstverständlich auch für die Metallplatten 4 und 8, deren äußere Form gleich der der Platten 5 und 7 ist.

Die Isolierplatten 3 und 6 reichen über die Metallplatten hinaus.
Nach Anordnen der Isolierplatten 3 und 6 zwischen einerseits den wie oben angegebenen zurechtgeschnittenen Metallplatten 5 und 7 und andererseits den Metallplatten 4 und 8 können diese Platten um einen Winkel von 180° um die Symmetrieachse durch den Abschnitt 19 herum gefaltet werden, um die in F i g. 1 dargestellten elektrischen Anregungsleitungen 1 und 2 zu erhalten. Man sieht außerdem, daß der Abschnitt 15, über den die elektrischen Anregungsleitungen 1 und 2 in elektrischer Verbindung stehen, dem Abschnitt 19 entspricht, und daß der Punkt 20, an dem die elektrische Entladung ausgelöst wird, den Brennpunkten der Parabeln entspricht. Das Biegen wird so durchgeführt, daß die Anregungsleitungen 1 und 2 über den größten Teil ihrer Oberflächen hinweg parallelel liegen.
Nach dem Biegen muß der Zwischenraum 11 (F i g. 1) zwischen den Spalten 9 und 10 ausreichend groß sein, um das die aktive Gasmischung enthaltende Rohr 14 aufnehmen zu können. Die Abmessung des Zwischenraums 11 ist natürlich umso größer, je größer der Winkel zwischen den Achsenabschnitten 21 und 19 (F i g. 2) oder, was auf dasselbe hinausläuft, der Abstand zwischen den Punkten 17 und 18 ist, vor allem deshalb, weil die Isolierplatten über die Metallplatten herausreichen sollen.
Auf jeder der Platten 5 und 7 kann vorteilhafterweise ein Wellenreflektor 123 angeordnet werden, der die Form eines auf den Brennpunkt der Parabel zentrierten und auf der im Verhältnis zu diesem Brennpunkt dem Scheitelpunkt gegenüberliegenden Seite angeordneten

Kreisbogens aufweist. Der Wellenreflektor 123 kann beispielsweise aus einem Schlitz in der Platte 5 bestehen. In seinen Abmessungen wird der Wellenreflektor 123 durch einen auf der Achse 21 der Parabel liegenden Punkt 24 und einen auf der den Brennpunkt 20 mit dem Schnittpunkt 26 des Spalts 9 mit dem Parabelbogen 16 verbindenden Geraden liegenden Punkt begrenzt.

Der Abstand zwischen den Punkten 17 und 18 kann derart gewählt werden, daß der Punkt 25 auf einer durch den Punkt 18 parallel zum Abschnitt 21 der Parabelachse verlaufenden Geraden 27 liegt.

Ein derartiger Gaslaser arbeitet folgendermaßen: Wenn der Auslösekreis eine elektrische Entladung im Punkt 20 zwischen einerseits den Platten 5 und 7 und andererseits den Platten 4 und 8 erzeugt, dann entsteht gleichzeitig in jeder der elektrischen Anregungsleitungen 1 und 2 eine fortschreitende elektrische Welle. Die beiden Wellen sind phasengieich, da die elektrischen Anregungsleitungen gleich sind.

Aus F i g. 2 erkennt man, daß der zwischen der Achse 21 und der Geraden 20-26 befindliche Teil der Entladungswelle vom Wellenreflektor 123 reflektiert und zum Brennpunkt 20 zurückgeworfen wird. Mit dem Wellenreflektor 123 kann so vermieden werden, daß die im Brennpunkt 20 ausgesandte kreisförmige Welle direkt den Spalt 9 erreicht, wo sich das aktive Gas befindet. Lediglich der am Parabelbogen 16 reflektierte Teil der Welle, der somit in eine geradlinige Welle umgewandelt worden ist, kann den Spalt 9 erreichen.

Wegen des Wellenreflektors 123 kann jedoch die Welle lediglich von einem kleinen Teil des reflektierenden Rands der Parabel stammen, der durch den Scheitelpunkt 17 einerseits und durch den Schnittpunkt der Parabel 16 mit der durch den Punkt 25 verlaufenden Parallelen zum Abschnitt 21 der Parabelachse andererseits begrenzt ist

Wegen der oben beschriebenen Form der Erregungsleitung gehört das Dreieck 17-18-20 außerdem nicht zur Nutzfläche der Platte 5, was gleichbedeutend damit ist, einen in der Nähe des Scheitelpunkts der reflektierenden Fläche der Parabel liegenden Bereich zu neutralisieren. Wenn der Grenzpunkt 25 des Wellenreflektors 123 auf der Geraden 27 liegt, sind die beiden neutralisierten Bereiche gleich, was einen Vortei! darstellt.

In jeder Anregungsleitung bereitet sich die fortschreitende Welle parallel zum Abschnitt 21 der Parabelachse aus und erreicht somit nacheinander die Atome und Molekühle des aktiven Gases in Richtung des parallel zum Spalt 9 verlaufenden Pfeils 28.

Der Winkel 22 zwischen dem Spalt 9 und dem Achsenabschnitt 21 wird so gewählt, daß sein Cosinus gleich dem Verhältnis zwischen der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Entladungswelle in Richtung des Abschnitts 21 der Achse und der Ausbreitungsgeschwindigkeit einer in Richtung 28 erfolgenden Lichtstrahlung ist Die stimulierte Abgabe von Licht erfolgt dann von einem Ende zum anderen des Rohrs 24 in Richtung des Pfeils 28 mit derselben Geschwindigkeit, wie sie die fortschreitende Welle aufweist Mit dieser Bedingung ist es möglich, am Ausgang des Rohrs 24 einen sehr leistungsstarken kohärenten Laserstrahl zu erhalten.

Der anhand der F i g. 1 und 2 beschriebene Gaslaser weist somit zwei ebene parallel liegende Anregungsleitungen auf. Jede dieser Anregungsleitungen weist Parabelform auf, wodurch es möglich wird, einen ausgezeichneten Energiewirkungsgrad zu erzielen. Außerdem weist dieser Gaslaser eine niedrige Impedanz auf, aus der sich eine hohe gespeicherte Energie ergibt und die Möglichkeit, die äußeren Metallplatten der Anregungsleitungen zu erden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Gaslaser

   — mit einer ersten Anregungsleitung (1), die aus einer ersten Metallplatte (4), einer ersten Isolierplatte (3) und einer zweiten Metallplatte (5) gebildet wird, sowie mit einer zweiten Anregungsleitung (2), die aus einer dritten Metallplatte (7), einer zweiten Isolierplatte (6) und einer vierten Metallplatte (8) gebildet wird,

   wobei die zweite und die dritte Metallplatte (6,

   7) jeweils einen Spalt (9, 10) aufweisen, durch den sie in zwei unterschiedliche Teile getrennt werden, und

   wobei die beiden Spalte (9,10) sich parallel gegenüberliegen und die zweite und dritte Metallplatte (5, 7) mindestens im Spaltbereich einen gegenseitigen Abstand aufweisen, in dem zwei Elektroden (12,13) angeordnet sind, wobei jede dieser Elektroden mit der zweiten und dritten Metallplatte (5,7) entlang je einem dieser Spalte (9,10) verbunden ist und im Zwischenelektrodenbereich (11) ein gasförmiges aktives Milieu aufrechterhalten wird, und

   wobei Mittel zum Auslösen einer punktförmigen elektrischen Entladung vorhanden sind, durch die gleichzeitig in den beiden Anregungsleitungen eine fortschreitende elektrische Welle hervorgerufen wird,