DE2821820B2

DE2821820B2 - Laserrohr für einen Gasentladungslaser

Info

Publication number: DE2821820B2
Application number: DE2821820A
Authority: DE
Inventors: Bram Johan Derksema; Robertus Antonius Johannes Keijser; Johannes Albertus Theodorus 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: 1980-03-27
Also published as: FR2392518B1; CA1110747A; DE2821820C3; DE2821820A1; JPS53145495A; US4213100A; FR2392518A1; GB1574116A; NL7705623A

Description

SiO₂	14-43
B₂O₃	0-10
AI₂O₃	9-37
CaO	15-61
BaO	0-35
BeO	0-24
MgO	0-24
Li₂O+ Na₂O	0-27,5

Die Erfindung bezieht sich auf ein Laserrohr für einen Gasentladungslaser mit zwei direkt am Laserrohr befestigten Laserspiege'n. den < optische Achsen mit der Achse des Laserrohr?s zusammenfallen, vgl. z. B. DE-AS 23 43 140.

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 etwaige 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, das eingangs genannte Laserrohr für einen Gasentladungslaser derart zu verbessern, daß seine Wand sehr gut gegen die erodierende Wirkung der Gasentladung bestandig ist und infolgedessen die optischen Verluste erheblich langsamer zunehmen und die Lebensdauer des Gasentladungsiasers sich verlängert.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das l.aserrohr wenigstens inwendig aus einem Glas besteht, das die folgende Zusammensetzung in Mol.% aufweist:

SiO,	14-43
B₂O₁	0-10
Al/),	9-37
CaO	15-61
HhO	0-35
HcO	0-24
MgO	0-24
Ι.ι,Ο + NajO	0-27,5

wobei die Gesamtmenge an

CaO ^ BaO+BcO+ MgO+ Li₂O+ Na₂O
JK -61 Mol.% beträgt.

wobei die Gesamtmenge an

CaO r BaO + BeO + MgO + Li₂O + Na₂O

38-61 Mol.% beträgt.

2. Laserrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Laserrohr durch einen in einen Außenmantel geschobenen Innenmantel aus dem genannten Glas gebildet ist.

Es hat sich gezeigt, daß ein derartiges Glas, im folgenden als »Gehlenitglas« bezeichnet, nicht nur gegen Natriumdampf chemisch resistent ist, wie es in der niederländischen Patentanmeldung 67 10 744 beschrieben ist, sondern daß das erfindungsgemäßß Glas auch eine hohe Beständigkeit gegen die reduzierende Wirkung der Gasentladung aufweist. Bei Versuchen mit He-Ne-Gasentladungslasern, bei denen die Umhüllung der Laser aus einem harten, insbesondere gegen Säuren und andere Chemikalien beständigen Glas auf der Basis von 80^% SiO₂,3% Al₂O₃,4,4% Na₂O und 0,7% As₂O₃ bestand, hat sich nämlich gezeigt, daß eine deutliche Beziehung zwischen der Abnahme der Laserleistung und der Verschmutzung der optischen Elemente mit Abbauprodukten des Pyrex vorhanden war. Bei Oberflächenuntersuchung der auf dem Ende des Laserrohres befestigten Mehrschichtenspiegel (letzte Schicht TiO₂) wurden von der Wand des Entladungsraumes stammende Si- und B-Spuren nachgewiesen.

Es zeigte sich, daß die Erosion der Glaswand bei Gehlenitgias 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 dor die abgegebene Leistung als Funktion der Lebensdauer eines Pyrexlasers mit der abge^ ebenen Leistung als Funktion der Lebensdauer eines Gehlenitglaslasers unter gleichen Bedingungen verglichen wird.

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

SiO₂	35
AI₂O,	20
CaO	17,5
BaO	17,5
Li₂O	IO

Das Laserrohr ist mit Laserspiegeln abgeschlossen,

^r>'> die aus Substraten 2 und 3 mit den spiegelnden Mehrschichtenstrukturen 4 und 5 zusammengesetzt sind. In den Seitenarmen 10 und 11 befinden sich die Anode 6 und die Kathode 7. Die Gasfüllung 8 besteht aus 15% Ne und 85% ⁴Hc. Weiter weist dieser

mi 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	4 mbar

Resonatorkonfiguration
Radius des Auskoppelspiegels

Durchlässigkeit des
Auskoppelspiegels
Ausgangsleistung

nahezu hemisphärisch
30,9 mm

etwa 1%

etwa 2 mW bei 632,8 nm

In F i g. 2 wird die abgegebene Leistung als Funktion der Lebensdauer eines Lasers nach F i g. 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 Gehlenitlaserr II nahm, wie gefunden wurde, nach 8000 Betriebsstunden noch nicht wesentlich ab.

Die Erfindung ist nicht auf die ausführlich beschriebenen 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 F i g. 3 ist ein aus Pyrexglas bestehender Laser mit den gleichen Parametern wie der Laser nach F i g. 1 dargestellt. Die Erfindung wird hier dadurch realisiert, daß in das Laserrohr 1 ein Mantel 12 aus Gehlenitglas geschoben wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Laserrohr für einen Gasentladungslaser mit zwei direkt am Laserrohr befestigten Laserspiegeln, deren optische Achsen mit der Achse des Laserrohres zusammenfallen, dadurch gekennzeichnet, daß das Laserrohr wenigstens inwendig aus einem Glas besteht, das die folgende Zusammensetzung in Mol.% aufweist: