DE3027321C2 - Gastransportlaser - Google Patents

Description

1. die Entladung in der Mitte des Entladungsrohrs (10) verläuft,

2. der Ring (20) an der Innenfläche des Entladungsrohres (10) anliegt, und vom Lasergasstrom durchströmt wird, und daß

3. seine Rippen (29) nach innen ragen und in wenigsteuizwei benachbarten Gruppen (25 bis 28) jeweils parallel verlaufend so ausgerichtet sind, daß entgegengesetzt zueinander und quer zur Längsachse des Entladungsrohres (10) verlaufende Wirbel (21 bis 24) im Gasstrom erzeugt werden.

2. Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (29) jeder zweiten Rippengruppe (25,27 bzw. 26,28) parallel verlaufen.

3. Laser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (29) unter einem Winkel von etwa 25—55° zur Längsachse des Entladungsrohrs (10) und die Rippen benachbarter Gruppen unter einem Winkel von etwa 90° zueinander verlaufen.

4. Laser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (29) unter einem Winke! von etwa Λ5" zur Längsachse des Entladungsrohrs (10) verlaufen.

5. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch vier Rippengruppen (25 bis 28) an jedem Rippenring (20).

6. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (29) mehrerer Rippenringe (20) miteinander fluchten.

7. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenringe (20) aus elastischem Material bestehen.

Die Erfindung betrifft einen Gastransportlaser entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Laser ist aus der DE-OS 29 16 408 bekannt. Dieser Laser hat eine Rippenanordnung, die das Lasergas auf eine schraubenförmige Bahn leitet. Jede Rippe weist eine Öffnung auf, durch die die elektrische Ladung verläuft. Das quer zur elektrischen Entladung schraubenförmig strömende Gas hat das Bestreben, die Entladung zum Rand in der öffnung in den Rippen zu verschieben. Um die Bahn in der Mitte der öffnungen zu halten, wird durch Permanentmagnete ein äußeres Magnetfeld erzeugt, das der Verschiebung der Entladung durch das schraubenförmig strömende Gas entgegenwirkt. Die Rippcnanorclnung besteht aus McUiII und bildet einzelne, aufeinander iiiisgeriehteie und gegeneinander elektrisch isolierte Segmente, die ein zentrales Stützteil aufweisen, das von einem Kühlmittel durchströmt ist.

Ein derartiger Laser hat zwar aufgrund der hohen Kühlwirkung, der der Gasstrom ausgesetzt ist, eine hohe Leistung, jedoch bedingt sein Aufbau einen relativ hohen fertigungstechnischen Aufwand und erfordert besondere Maßnahmen, um die Entladung räumlich festzulegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Laser der eingangs genannten Art so auszubilden, daö trotz hoher Leistung ein möglichst einfacher Aufbau erreicht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen Jer Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die vorgeschlagene Ausbildung der Rippenanordnung ergeben sich quer zur Gasströmungsrichtung Wirbel, so daß das Gas ständig mit den Rippen in Kontakt kommt und gekühlt wird. Außerdem ist bei dieser Ausbildung der Rippenanordnung sichergestellt, daß die Entladung !ängs der Achse des Entladungsrohrs erfolgt da die gebildeten Wirbel entgegengesetzt zueinander verlaufen.

Aus der DE-OS 23 20 081 ist zwar ein Gastransportlaser bekannt, bei dem mittels einer divergierenden Gasinjektionsöffnung eine in Längsrichtung des Lasergasstromes verlaufende Doppel-Wirbelströmung erzeugt wird, von der ein Keil in Form einer Sekundärströmung in einen gesonderten optischen Resonanzhohlraum gelangt, jedoch hat diese Wirbelbildung den Zweck, eine besonders homogene Verteilung der elektrischen Entladung zu erzielen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der F i g. 1 bis 4 erläutert. Es zeigt
Fi g. 1 eine perspektivische Darstellung des Lasers,

J5 F i g. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1, Fig.3 eine perspektivische Darstellung eines Rippenringes, und

Fig.4 perspektivisch eine Abwii.:i!ung des Ringes der F i g. 3.

Der in F i g. I gezeigte Gastransportlaser 100 besteht aus einem Entladungsrohr 10 aus Glas, das von einem konzentrischen Glasrohr 11 umgeben ist. Im Betrieb des Lasers wird zwischen die Rohre 10 und 11 über eine Einlaßöffnung 12 und eine Auslaßöffnung 13 Kühlwasser durchgeführt. An den beiden Enden des Entladungsrohrs 10 befinden sich Gasentladungs-Elektroden 14 und 15 in Form von Hohlzylindern, die über Anschlüsse 14a und 15a an eine nicht gezeigte externe Spannungsquelle anschließbar sind. An den Fnden des Entladungsso rohrs 10 sind außerdem ein Reflektor 16 mit Totalreflexion und ein halbdurchlässiger Reflektor 17 angeordnet. Das Lasergas wird über eine Einlaßöffnung 19 in das Rohr 10 ein- und über eine Auslaßöffnung 18 aus diesem abgeleitet.

Im Rohr 10 befindet sich eine Rippenanordnung, die aus einzelnen federnden Metallringen 20 besteht, die zur Längsachse des Entladungsrohrs 10 konzentrisch angeordnet sind und an dessen Innenwand anliegen.

Die Ringe 20 haben nach innen gerichtete Rippen 29, die, wie die F i g. 2 bis 4 zeigen, in vier Gruppen 25 bis 28 angeordnet sind. Die Rippen sind dadurch gebildet, daß aus einem Metallstreifen entsprechend Fig. 3 einzelne Abschnitte herausgeschnitten und unter einem Winkel von 90" aufgebogen werden.

h'> Die Kippen einer Ri|>|iengrup|>i· verlaufen zueinander parallel und unter einem Winkel von 45" zur Längsachse des Rohrs 10. Benachbarte Rippengruppen verlaufen unter einem Winkel von 90" zueinander, so daß

die Rippen jeder zweiten Rippengruppe parallel zueinander verlaufen. Die Rippen können auch anders orientiert sein, sollten jedoch vorzugsweise unter einem Winkel von 25 bis 55° zur Rohrachse verlaufen. Außerdem verlaufen die Rippen von benachbarten Rippengruppen von aufeinanderfolgend im Rohr 10 angeordneten Ringen 20 parallel zueinander, können jedoch auch fluchtend angeordnet sein.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise des Lasers wird auf einen Testlaser Bezug genommen. Bei diesem beträgt der Abstand zwischen den Elektroden 14 und 15 etwa 183 cm,der Innendurchmesser des Rohrs 10 etwa 2,8 cm und der Innendurchmesser des Rohrs 11 etwa 3,6 cm. Die Rippenringe 20 bestehen aus 0,127 mm dickem, mittelhartem Messing mit einem Umfang von etwa 87,6 mm und einer Breite von etwa 9,5 mm. Die Höhe der Rippen 29 beträgt etwa 2 mm und ihre Breite etwa 3 mm. Der Abstand der einzelnen Rippenringe voneinander beträgt etwa 5 cm.

Als Gas wird eine Mischung aus Kohlendioxid, Stick- ψ. stoff und Helium verwendet, daß mit einer Geschwin-&i digkeit von etwa 54,2 I/s bei einem Gesamtdf ^ck von g; 26,7 mbar abgesaugt wird. Die Elektroden 14 und 15 \$ sind an eine solche Spannungsquelle angeschlossen, daß ;| sich ein Strom von etwa 250 mA ergibt Durch den Zwiö schenraum zwischen den Rohren 10 und 11 wird KQhI-ji wasser mit einer Geschwindigkeit von etwa 031 I/s geji leitet. Unter diesen Bedingungen ergibt sich ein Laser-Ϊ? strahl mit einer Leistung von etwa 420 Watt.
i; Im Betrieb des Lasers bewirken die Rippenringe 20,

t: daß das durch den Laser fließende Gas in vier stabile, T) entgegengesetzt zueinander rotierende Wirbel 21 bis 24 !.'■ unterteilt wird, wie F i g. 2 zeigt Diese Wirbel transpor- Y tieren das Gas von der Rohrmitte, wo es aufgeheizt

wird, zu den Wänden des Rohrs, wo es gekühlt wird. * i Außerdem ergibt sich bei vier Wirbeln eine optimale Stabilisierung der elektrischen Ladung in der Rohrmitte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentansprüche:

   t. Gastransportlaser mit einem Gasentladungsrohr mit elektrischer Entladung längs der Laserstrahlrichtung und mit einer Rippenanordnung, die dazu dient, den Lasergasstrom in eine schraubenförmige Bahn abzulenken und die aus wenigstens einem zum Entladungsrohr konzentrischen Ring mit von seiner Ringfläche wegragenden Rippen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß