DE2740606A1 - Gaslaser, insbesondere gastransportlaser, mit einer laserentladungsroehre - Google Patents

Gaslaser, insbesondere gastransportlaser, mit einer laserentladungsroehre

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DE2740606A1
DE2740606A1 DE19772740606 DE2740606A DE2740606A1 DE 2740606 A1 DE2740606 A1 DE 2740606A1 DE 19772740606 DE19772740606 DE 19772740606 DE 2740606 A DE2740606 A DE 2740606A DE 2740606 A1 DE2740606 A1 DE 2740606A1
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Horst Herbrich
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Messer Griesheim GmbH
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Messer Griesheim GmbH
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Description

  • Gaslaser, insbesondere Gastransportlaser, mit einer
  • Laserentladungsröhre Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gas laser, insbesondere Gastransportiaser mit einer Laserentladungrahre, die ein Laserplasmarohr so-vie ein dieses umfassendes Kühlrohr aufweist, wobei an den Zwischenraum zwischen Laserplasmarohr und Kühlrohr Kühlmittelzuführungen bzw. -ableitungen angeschlossen sind.
  • Bei Gaslasern wird im allgemeinen die Laserstrahlung in einem Gasentladungsrohr, auch Laserplasmarohr Benannt, erzeugt. Hierbei kann zum Teil erhebliche Wärme an die Laserplasmarohrwandung abgegeben werden, die durch Kiihlung abgeführt werden muß. Diese Wärmeabfuhr ist notwendig, da zu hohe Wandungstemperaturen und die damit verbundenen Entladungstemperaturen im Laserplasmarohr zum einen den Wirkungsgrad des Gas lasers negativ beeinflussen und zum anderen den verwendeten Bauteilen schaden. Aus diesem Grund wird üblicherweise das Laserplasmarohr von dem oben beschriebenen Kühlrohr umgeben, also mit einem Kühlmittelmantel, wobei das Kühlmittel bevorzugt Wasser ist.
  • Bei Lasern mit Geringer Laserausgangsleistung (...Watt) ist sowohl das LaserDlasmarohr als auch das Kiihlrohr aus Glas gefertigt und zwar derart, daß die beiden ineinandergeschobenen Rohre an ihren Enden zur Bildung des Wasserkühlmantels verschmolzen sind. Diese Verschmelzunq an beiden Enden ist jedoch nur bei Lasern mit geringer Leistung möglich, da bei höheren Leistungen und der dann auftretenden erhöhten Erwärmung das innere Rohr um ein größeres Aaß als das äußere Rohr gedehnt wird, was zu einem Bruch der Verbindungsstelle zwischen den beiden Rohren führt.
  • Bei Lasern mit höherer Leistung und entsprechend längeren Laserplasmarohren ist es bekannt geworden, daß durch Einbau eines Dehnungsbalges, welcher ebenfalls aus Glas besteht, die unterschiedlichen Dehnungen zu kompensieren sind. Dabei ist der dehnungsbalg im äußeren Klihlmittelrohr vorgesehen. Diese Konstruktion vermeidet wohl die oben genannten nachteile, ist dagegen im Hinblick auf die Herstellung aufwendig und kostenungünstig. Daneben tritt der Nachteil auf, daß mit Rücksicht auf einen Jleichbleibenden Querschnitt des Wasserkühlmantels auch der Außendurchmesser des Laserplasmarohres großer werden muß, wodurch die Gesamtkonstruktion des Lasers zwangsläufig größer wird.
  • Darüber hinaus ist bei beiden Ausführungen gemäß dem Stand der Technik die einwandfreie Flucht des Laserplasmarohres innerhalb enger Toleranzen problematisch.
  • Dies ist insbesondere dadurch bedingt, daß durch die beidseitige Verschmelzung das Innenrohr üblicherweise deformiert und dadurch die FluchtJenauiJkeit negativ beeinflußt wird. Ein nachträgliches Richten des Innenrodres ist aufgrund des vorhandenen Außenrohres nicht mehr möglich. Die genannten Fluchtfehler bewirken, wie die Praxis gezeiJt hat, eine Leistungsreduzierung, die je nach Anzahl der hintereinander geschalteten Laserplasmarohre einen Wert bis zu 30to aufweisen kann. Dies ist insbesondere darauf zurickzuführen, daß bei mehreren hintereinander geschalteten Laserplasmarohren die Fluchtfehler sich addieren und damit besonders ungünstig auf den Wirkungsgrad auswirken.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu vermeiden, und einen Gaslaser mit einer Laserentladungsröhre zu schaffen, bei der einerseits auch bei hohen Entladungstemperaturen keine Bruchstellen auftreten und andererseits eine einwandfreie und Jleichbleibende Flucht des Innenrohres erreicht wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, da. bei einem Gaslaser der eingangs genannten Art mindestens ein Ende des Kühlrohres kühlmitteldicht und gleitend auf dem Laserplasmarohr gehalten ist. Durch diese Gleitdichtung wird erreicht, daß unterschiedliche Dehnungen von dem Laserplasmarohr und dem Kühlmittelrohr nicht zu einem Bruch der Rohre führen, sondern vielmehr die Rohre gegeneinander sich um die entsprechenden Längendifferenzen verschieben können. Darüberhinaus wird durch die Gleitdichtungen erreicht, daß nunmehr die Verwendung von Laserplasmarohren möglich ist, die eine besonders hohe Genauigkeit in Bezug auf die hohe Flucht aufweisen.
  • Im Hinblick darauf, daß zur Kompensierung der Längendehnung an sich eine Gleitdichtung an einem Ende der Rohre ausreicbnd ist, zum anderen anker eine Anschelmzung des anderen Endes u.U. zu einer Beeinträchtigung -ler Fluchtgenauigkeit führen kann, wird gemaß einem weitern Vorschlag der Erfindung vorgeschlagen, daß das Laserplasmarohr an dem einen Ende eine trichterförmige Erweiterung aufweist, an welcher das K;ihlrohr angeschmolzen ist.
  • Damit wird der Vorteil erreicht, daß das eigentliche Laserrohr, welches einen kleineren Innendurchmesser als die trichterförmig Erweiterung aufweist, nicht deformiert wird in bezug auf den Querschnitt und auch kein Fluchtfehler in diesem Rohrbereich mit dem kleineren Durchmesser auftreten.
  • In der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen sowie unter Hinweis auf weitere vorteilhafte Merkmale näher erläutert. Dabei veranschaulicht Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Gastrnasportlasers, Fig. 2 eine Ausführungsform der erfindunqsgemäßen Laserentladungsröhre, Fi. 3 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Laserentladungsröhre.
  • In Fi. 1 ist der schematische Aufbau eines mit lo bezeichnetentGastransport-C02-Lasers veranschaulicht. Der Laser lo besteht im wesentlichen aus einer die Laserentladungsrohre 11,12 beinhaltenden Ringleitung 13a, 13b für das Lasergas, welche an eine1 Gebläse 14 angeschlossen sind, sodaß zwie Teilringleitungen gebildet werden. Den Laserentladungsrohren 11,12 sind Ringelektroden 15,16 zugeordnet, welche mit einer nicht näher dargestellten Hochspannungsgleichstromquelle in Verbindung stehen. Die Laserspiegel sind mit 17 und 18 bezeichnet. Den Ringleitungen 13a, 13b wird kontinuierlich eine geringe Mene Lasergas (Helium-Stickstoff-Kohlendioxyd-Gemisch) zugeführt. Zur Aufrechterhaltung des geringen Druckes innerhalb des Gassystemes (ca. 30 Millibar) sind die Ringleitungen 13a,13b mit einer Vakuumpumpe 19 verbunden.
  • In Fi7. 2 ist in vergrößerter Darstellung eine Ausführungsform der Laserentladungsrohre 11,2 veranschaulicht. Das in seiner Gesamtheit mit 11 bezeichnete Laserentladungsrohr weist ein Laserplasmarohr 20 sowie ein dieses umfassendes Kühlrohr 21 auf. An den Zwischenraum 22 zwischen den Rohren 20 und 21 sind Kühlmittelzuführungen bzw. Kühlmittelableitungen 23bzw.24 angeschlossen. Die Kühlmittelzuführung 23 steht dabei bevorzugt mit einer Kühlwasserversor3ungseinrichtung in Verbindung. Erfindungsgemäß ist mindestens ein Ende des Kühlrohres 21 kühlmitteldicht und gleitend auf dem Laserplasmarohr 20 gehalten. Wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist, ist dabei das Kühlrohrende 21a mit einer Gleitdichtung 25 versehen, die aus einem Gewinde 26 am Kühlrohrende 2a, einer Gewindemutter 27 und einem Dichtring 28 gebildet wird. Die Gewindemutter 27 weist eine Mittenbohrung 29 auf, deren Durchmesser dem Laserplasmarohraußendurchmesser *Axialstrom- 3o entspricht. Der zwischen Kühlrohrende (Stirnfläche 3') und Gewindemutter 27 angeordnete Dichtring 28 ist mittels der Mutter 27 an Laserplasmarohr 20 und Stirnfläche 31 anpreßbar, wodurch eine Kühlmittelabdichtung erreicht wird.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Fil. 2 ist neben dem Kiihlrohrende 21a auch dem Kühlrohrende 21b eine entsprechende Gleitdichtung zugeordnet, die entsprechend ausgebildet ist, sodaß auf deren Aufbau nicht näher eingegangen wird.
  • Die Anordnung zeigt, daß bei dieser Ausbildung das Laserplasmarohr als Hochgenauigkeitsrohr ausgebildet werden kann und keinerlei Beeinflussung des Laserplasmarohrinnendurchmessers bzw. der Flucht dieses Rohres durch das umfassende Kühlrohr hervorgerufen wird. Die Gleitdichtungen 25 bewirken vorteilhaft, daß eventuell auftretende Langenänderungen von Rohr 20 und 21 keinerlei Beschädigungen an den beiden Rohren hervorrufen.
  • Fi3. 3 veranschaulicht eine bevorzugte Ausführungsform eines Laserentladungsrohres nach der vorliegenden vrfindung, wobei die Bauteile, welche denen der Fig. 2 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden sind. Beim Ausführungsbeispiel nach Fi. 3 ist 1em Rohrende 21a eine Gleitdichtung 25 zugeordnet, während das Ende 21b mit dem Laserplasmarohr verschmolzen ist. Dabei erfolgt bevorzugt, wie auch die Fig.3zei1t, die Verschmelzung nicht in demjenigen Laserplasmarohrteil, welches den fiir den Lasereffekt notwendigen Durchmesser 32 und die exakte Flucht aufweist, sondern in einem erweiterten Teil 33. Dieser ereiterte Teil 33 ist an eine trichterförmige Erweiterung 34 des Präzusionsrohres 20 angeschmolzen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, daß einerseits beim Anschmelzen des Kühlrohres 21 im Bereich 21b an die Verlängerung 33 des Rohres 20 keinerlei Deformation des Querschnittes 32 oder der Flucht eintritt. Durch die vorgesehene Gleitdichtung 25 auf der anderen Seite wird der erwähnte Dehnungsausgleich erreicht.
  • Somit kann das Rohr 20 sich bei Erwärmung in der Gleitdichtung frei ausdehnen. Die Bruchgefahr durch Temperaturbeeinflussung wird ausgeschlossen.
  • L e e r s e i t e

Claims (3)

  1. Kennwort: Laserrohr-Dehnungsausgleich Bezeichnung: Glaslaser, insbesondere Gastransportlaser, mit einer Laserentladungsröhre Ansnrüche Gaslaser, insbesondere Gastransportlaser, mit einer Laserentladungsröhre, die ein Laserplasmarohr sowie ein dieses umfassende Kühlrohr aufeist, wobei an den Zwischenraum zwischen Laserplasmarohr und Kühlrohr Kühlmittelzuführungen bzw. -ableitungen angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ende (21a,21b) des Kühlrohre (21) kühlmitteldicht und gleitend auf dem Laserplasmarohr (24) gehalten ist.
  2. 2. Gaslaser nach Ansoruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlrphrende (21a,21b) mit einer Gleitdichtung (25) versehen ist, die aus einem Gewinde (26) am Kühlrohrende (21a,21b), einer Gewindemutter (27) und einem Dichtring (28) gebildet wird, wobei die Gewindemutter (27) eine dem Laserplasmarohraußendurchmesser (30) zugeordnete Mittenbohrung (29) aufweist und der zwischen Kühlrohrende (31) und Gewindemutter (27)angeordnete Dichtring (28) mittels der Mutter (27) anpreßbar ist.
  3. 3. Gaslaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitdichtung (25) nur an einem Ende (21a) von Kühlrohr/Laserplasmarohr (20/21) vorgesehen ist und daß die anderen A.nden(21,33) von Xiihlrohr/Laserplasmarohr (20/21) miteinander verschmolzen sind.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0152084A2 (de) * 1984-02-13 1985-08-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Gaslaservorrichtung
US4617667A (en) * 1983-10-28 1986-10-14 P.R.C., Ltd. Gas laser tube assembly
US4853938A (en) * 1987-02-04 1989-08-01 Deutsche Forschungs- Und Versuchsanstalt Fur Luft- Und Raumfahrt E.V. He--Ne gas discharge tube

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