DE2821820A1

DE2821820A1 - Gasentladungslaser

Info

Publication number: DE2821820A1
Application number: DE19782821820
Authority: DE
Inventors: Bram Johan Derksema; Robertus Antonius Joha Keijser; Johannes Albertus Th Verhoeven; Gustaaf Adolf Wesselink
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-05-23
Filing date: 1978-05-19
Publication date: 1978-11-30
Also published as: FR2392518B1; CA1110747A; DE2821820C3; JPS53145495A; US4213100A; FR2392518A1; GB1574116A; NL7705623A; DE2821820B2

Description

PHN. 8801.

va/evh.

- Λ - 23.4.1978.

Gasentladungslaser

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasentladungslaser mit einer Glasumhüllung und zwei Laserspiegeln, deren optische Achse mit der Achse des das Laserrohr bildenden Teiles der Umhüllung zusammenfällt.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf Glasumhüllungen für einen derartigen Gasentladungslaser.

809848/0886

PHN. 8801.

Es sind viele Arten von Gasentladungslasern bekannt, die nach der Art des strahlenden Mediums (z.B. He-Ne-Laser, He-Cd-Laser, CO„-Laser) oder nach ihrer Konstruktion (z.B. Koaxiallaser, Seitenarmlaser, Laser bei denen die Laserspiegel direkt auf dem Laserrohr angebracht sind, und Laser, bei denen das Laserrohr mit Fenstern abgeschlossen ist und die Laserspiegel frei angeordnet sind) eingeteilt werden können.

Im allgemeinen bildet ein Gaslaser ein hochbelastetes System, wobei die Wand des Entladungsraumes oft stark einer Erosionswirkung ausgesetzt ist. Infolgedessen kann eine Verschmutzung des Systems auftreten, wobei vor allem eine et%\raige Beeinträchtigung der Qualität der optischen Elemente, wie Spiegel und/oder Brewsterfenster, für die Lebensdauer der Laser sehr ungünstig ist. Für die Wand des Entladungsraumes wird häufig Quarz, es werden jetzt aber auch andere billigere Glasarten, wie Pyrex oder Bleiglas, verwendet.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, einen Gasentladungslaser anzugeben, bei dem die Wand des Entladungsrauines sehr gut gegen die erodierende Wirkung der Gasentladung beständig ist. Infolgedessen nehmen die optischen Verluste erheblich langsamer zu und es wird die Lebensdauer des Gasentladungslasers verlängern.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst,

809848/0886

PHN. 8801.

23.4.78.

dass wenigstens der Teil der Umhüllung des Gasentladungslasers, der das Laserrohr bildet, aus einem Gehlenitglas besteht.

Gehlenitglas ist an sich aus der offengelegten niederländischen Patentanmeldung 6 7IO 744 bekannt und weist in Mol.$ die folgende Zusammensetzung auf: SiO₂ 14-43

0-10 9-37

CaO 15 - 61

0-35 0-24 0-24 0 - 27,5, wobei die Gesamtmenge an CaO + BaO + BeO + MgO + Lip⁰ + ^Na2° 38-61 Mol.$ beträgt. Es stellt sich heraus, dass dieses Gehlenitglas nicht nur gegen Natriumdampf chemisch resistent ist, wie in der genannten niederländischen Patentanmeldung beschrieben ist, sondern nach der vorliegenden Erfindung auch eine hohe Beständigkeit gegen die reduzierende ¥irkung der Gasentladung aufweist. Bei Versuchen mit He-Ne-Gasentladungslasern, bei denen die Umhüllung der Laser aus Pyrex bestand, stellte eich heraus, dass eine deutliche Beziehung zwischen der Abnahme der Laserleietung und der Verschmutzung der optischen Elemente mit Abbau-

B₂O	3
Al₂	°3
CaO
BaO
BeO
MgO
Li₂	0 + Na₂O

809848/0886

PHN. 8801. - k' - 23.4.78.

produkten des Pyrex vorhanden war. Bei Oberflächenuntersuchung der auf dem Ende des Laserrohres befestigten MehrSchichtenspiegel (letzte Schicht TiOp) wurden von der Wand des Entladungsraumes stammende Si- und B-Spuren nachgewiesen.

Es zeigte sich, dass die Erosion der Glaswand bei Gehlenitglas viel geringer ist. Die Wand des Entladungsraumes weist denn auch, wie gefunden wurde, nach einer Vielzahl von Betriebsstunden keine braune oder schwarze Verfärbung auf, wie dies bei z.B. Lasern aus Quarz oder Pyrex der Fall ist. Die verringerte Erosion hat zur Folge, dass die Lebensdauer des Lasers verlängert wird.

Es hat sich herausgestellt, dass es ausreichend ist, nur die Innenwand des Laserrohres aus Gehlenitglas herzustellen. Dies kann dadurch erfolgen, dass in das Laserrohr ein Innenmantel aus Gehlenitglas geschoben wird.

Die Erfindung wird nunmehr beispielsweise an Hand ' der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 3 schematisch einen He-Ne-Laser nach der Erfindung in einem Längsschnitt, und

Fig. 2 eine graphische Darstellung, in der die abgegebene Leistung als Funktion der Lebensdauer eines Pyrexlasers mit der abgegebenen Leistung als Funktiqn der Lebensdauer eines Gehlenitglaslasers unter gleichen Bedingungen verglichen wird.

809848/0886

PHN. 8801.

- 5 -' 23.4.78.

In Fig. 1 ist schematisch, ein He-Ne-Laser vom Seitenarmtyp mit direkt am Laserrohr befestigten Laserspiegeln dargestellt. Der Laser enthält ein Laserrohr 1 aus Gehlenitglas mit der nachstehenden Zusammensetzung in Mol.$:

SiO₂ 35

Al₂O₃ 20

CaO 17,5

BaO 17,5

Li₂O 10.

Das Laserrohr ist mit Laserspiegeln abgeschlossen, die aus Substraten 2 und 3 mit den spiegelnden Mehrschichtenstrukturen h und 5 zusammengesetzt sind. In den Seitenarmen 10 und 11 befinden sich die Anode 6 und die Kathode 7. Die Gasfüllung 8 besteht aus I5 $ Ne und 7° Ke. Weiter weist dieser He-Ne-Laser die folgenden Laserparameter auf:

Länge des Laserrohres 250 mm

Länge der aktiven Entladung 205 mm

Entladungsstrom 5 mA

Innendurchmesser des Rohres 1,4 mm

Fülldruck 3 Torr

Resonatorkonfiguration nahezu hemisphärisch

Radius des Auskoppelspiegels 30,9 ^mm

Durchlässigkeit des Auskoppelspiegels etwa 1 $

Ausgangsleistung etwa 2 mW bei 6328 A,

809848/0886

PHN. 8801
23.h.78.

In Fig. 2 wird die abgegebene Leistung als

Funktion der Lebensdauer eines Lasers nach Fig. 1 mit der abgegebenen Leistung als Funktion der Lebensdauer eines
ähnlichen Lasers aus Pyrex verglichen. Nach 2000 Betriebsstunden nahm die Ausgangsleistung I des Pyrexlasers

deutlich ab. Die Ausgangsleistung eines Gehlenitlasers II nahm, wie gefunden wurde, nach 8000 Betriebsstunden noch
nicht wesentlich ab.

Die Erfindung ist nicht auf die ausführlich be-

schriebenen He-Ne-Laser beschränkt, sondern kann auch bei z.B. Metalldampflasern Anwendung finden.

Es stellt sich heraus, dass es oft ausreichend ist, nur die Innenwand 9 des Laserrohrs 1 aus Gehlenitglas
herzustellen. Auch Laser, die ein mit Brewsterfenstern
abgeschlossenes Laserrohr enthalten, weisen, wie gefunden wurde, bei der Anwendung der Erfindung eine längere
Lebensdauer auf.

In Fig. 3 ist ein aus Pyrexglas bestehender Laser mit den gleichen Parametern wie der Laser nach Fig. 1
dargestellt. Die Erfindung wird hier dadurch realisiert,
dass in das Laserrohr 1 ein Mantel 12 aus Gehlenitglas
geschoben wird.

809848/0886

Leerseite

Claims

2821820 ^ΡΗΝ· ⁸⁸⁰¹ N. V. Philips' GloeÜampenfsb-lekon, Eindhoven

23.4.78.

PATENTANSPRÜCHE

Gasentladungslaser mit einer Glasumhüllung und zwei Laserspiegeln, deren optische Achse mit der Achse des das Laserrohr bildenden Teiles der Umhüllung zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Innenwand des Laserrohres aus einem Gehlenitglas besteht.
2. Gasentladungslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand des Laserrohres durch einen in das Laserrohr geschobenen Innenmantel aus Gehlenitglas gebildet ist.

80,9848/0886 _Λ_ -

ORIGINAL JNSPECTED