DE3112594C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung eines Impuls­ transformators zum Zünden einer Pumplichtquelle an einem ein Pumpsystem mit Pumplicht-Reflektor und Pumplichtquelle sowie einen Resonator mit stimulierbarem Medium umfassenden Impulslaser, wobei der Transformatorkern als Ringkern mit einem freien, der Aufnahme der Pumplichtquelle dienenden Innenraum ausgebildet und in einer gegen elektrische Spannung festen Isolation aufgenommen ist.

Für den Betrieb von Impulslasern sind sehr hohe Zündspannungen notwendig. Diese werden beispielsweise mittels eines Impuls­ generators erzeugt, der aus einer Energiequelle, einem Schalter und einem Impulstransformator besteht. Ein kurzer Hochspannungs­ impuls, welcher der Hauptentladungsstrecke jeweils überlagert wird, zündet die Pumplichtquelle, z. B. eine lineare Bogen­ entladungsstrecke, bei jeder Entladung. Bei hohen Durchgangsleistungen treten erhebliche Wärmeverluste auf. Dies hat zur Folge, daß die Abmessungen eines solchen Impulstransformators ein zu den Abmessungen der übrigen Baugruppen des Impulslasers ungünstiges Verhältnis annehmen. Dadurch wird die Integration des Impulstransformators in einen Impulslaser nachteilig beeinflußt.

Aus der DE-PS 16 38 852 ist ein Impulstransformator zum Zünden der Pumplichtquelle in einer Impulslaseranordnung bekannt, bei dem der Transformatorkern ein von einem spannungsfesten Iso­ lationsmantel umschlossener Ringkern ist. Dabei ist das Hauptaugenmerk vor allem auf eine gute Wärmeableitung gerich­ tet. Der Transformatorkern ist daher mit seinem Isolationsman­ tel und seinen Wicklungen als Transformatorkörper von einem Kühlmedium umgeben. Hierzu ist der Transformatorkörper in zwei gleichartige Füllkörper eingebettet und in diesen horizontal in einem mit Öl gefüllten Gefäß untergebracht. Bei derartigen Impulstransformatoren bereitet daher die Integration in einen Impulslaser ebenfalls Schwierigkeiten.

Durch die gattungsbildende DE-AS 22 01 295 ist eine Anregungsanordnung für optische Sender oder Verstärker bekannt, bei der zum Zünden einer Blitzlampe ein Transformator vorgesehen ist, der dadurch ringförmig ausgebildet ist, daß er auf einen Wickelkörper mit einem elektrisch nichtleitenden Kern gewickelt ist. Der Kern ist an seinen Enden mit je einem sich radial nach außen erstreckenden ringförmigen Flansch versehen und begrenzt einen langgestreckten axialen Hohlraum, der die Anregungskammer der Anordnung bildet, in der die Blitzlampe und das stimulierbare Medium vollständig aufgenommen sind. Der freie Raum zwischen den Flanschen des Kerns ist mit einer hochspannungsfesten Vergußmasse ausgefüllt. Bei der bekannten Anornung sind der Transformator und das Anregungssystem somit nicht als getrennte, selbständige modulare Baueinheiten ausgebildet, sondern zu einer Einheit vereinigt. Diese Bauart weist gegenüber einer Modulbauweise aber erhebliche Unterschiede und damit verbundene Nachteile auf. Deshalb ist bei der bekannten Anordnung keine Vormontage und Vorprüfung einzelner Module, sondern nur eine Montage und Überprüfung der Gesamtanordnung möglich. Ferner muß im Wartungsfalle bei Ausfall des Transformators der komplette Laser auseinandergebaut sowie wieder zusammengebaut und neu einjustiert werden. Schließlich weist der Innenraum des Kerns, d. h. die Anregungskammer einen relativ großen Durchmesser auf. Dies bedeutet eine dem entsprechenden Druchmesser des Anregungs­ systems angepaßte höhere notwendige Spannung zum Zünden der Blitzlampe und damit dickere Isolationsschichten, so daß sich insgesamt gesehen ein relativ großer Außendurchmesser der gesamten Anordnung ergibt.

Der Katalog "Laser und Laser-Zubehör" der Fa. Laser-Optronic, München, 1977/78, gibt auf den Seiten 3-5 einen Aufbau von Impulslasern an, bei dem die Laserpumpkammer und die optischen Komponenten mit Abstand voneinander in Modulbauweise direkt mit Schrauben an den horizontalen und vertikalen Teil einer optischen Schiene mit umgekehrtem T-Profil angeschraubt sind.

Aus dem Buch "Solid-State Laser Engineering" von W. Koechner, Springer-Verlag Berlin 1976, S. 569, Fig. 11.20 ist ein Laseraufbau bekannt, bei dem der Rubinstab und die Blitzlampe in einer Pumpkammer mit einem elliptischen Hohlraum angeordnet sind und eine Kühleinrichtung für den Stab vorgesehen ist. Ferner ist angegeben, daß für den Aufbau aller optischen Elemente ein Grundkörper verwendet werden kann.

Schließlich ist durch die DE-OS 28 10 443 ein Vorschaltgerät für rotationssymmetrische Leuchten bekannt, welches als integrierte Baueinheit über dem Reflektor symmetrisch zu dessen Rotationsachse angeordnet ist. Dabei sind die aus mindestens zwei Teilgeräten bestehenden Drosselspulen des Vorschaltgerätes um die Lampenfassung im Abstand von dieser unter Ausbildung eines Kühlkanales seitlich angeordnet, wobei zwischen diesen Teilgeräten die anderen Zubehörteile des Vorschaltgerätes, wie Kondensatoren und Zündgeräte, vorgesehen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Anordnung der eingangs genannten Art den Impulstransformator möglichst einfach und kompakt in einen Impulslaser zu integrieren und dabei eine wartungsfreundliche Bauweise der Anordnung bzw. des ganzen Impulslasers zu erzielen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch folgende Merkmale gelöst:

• a) das Pumpsystem und der Impulstransformator sind als zwei modulare, selbständige Baueinheiten ausgebildet,
• b) der Impulstransformator ist seitlich an einer Stirnseite des Pumpsystems angeordnet,
• c) in dem freien Innenraum des Impulstransformators ist eine Fassung zur Aufnahme lediglich eines Endes der Pumplichtquelle angeordnet.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei geringen Entladungsenergien im Hauptentladekreis eines zum Zünden einer Pumplichtquelle in einem Impulslaser verwendeten Impulstrans­ formators und bei niedrigen Wiederholraten die Wärmeentwicklung von geringerer Bedeutung ist, und daß in diesem Fall der Innen­ raum des Ringkernes platzmäßig ausgenutzt werden kann, indem man die Elektrode der Pumplichtquelle, bei positiver Hochspan­ nung vorzugsweise der Anode, bis in diesen Innenraum reichen läßt. Da bei kleineren Lasern die Blitzlampe das die Gesamtlänge des Lasers wesentlichen bestimmende Element ist, ergibt sich bei einer erfindungsgemäßen Anordnung eine sonst nicht erreichbare kompakte und kurze Bauweise des Lasers, wobei der Impulstransformator in besonders einfacher Weise in den Laser integriert werden kann, indem er einfach an eine Stirn­ seite des Lasers seitlich angesetzt wird. Der Außendurchmesser der gesamten Anordnung kann dann etwa gleich dem Außen­ durchmesser des Pumpsystems gewählt werden, wobei die Länge der gesamten Anordnung nur unwesentlich größer ist als die Länge des Pumpsystems. Dabei kann der Impulstransformator in vor­ teilhafter Weise als eine selbständige, modulare Baueinheit ausgebildet werden. Das Pumpsystem bildet dann eine zweite, von der Stromversorgung durch den Impulstransformator getrennte, selbständige modulare Baueinheit. Diese Modulbauweise mit zwei getrennten, selbständigen Baueinheiten hat gegenüber Bauweisen, bei denen das Pumpsystem und der Transformator zu einer Einheit vereinigt sind, den Vorteil, daß die Einzelmodule komplett vormontierbar und vorher getrennt prüfbar sind. Diese vormontierten geprüften Module, gebildet von einem funktions­ fähigen Laser und einem Transformator, brauchen dann lediglich noch miteinander verbunden zu werden. Ferner muß infolge der vorteilhaften Modulbauweise bei Ausfall des Transformators dieser lediglich abgenommen und ausgewechselt werden, wobei der Laser aber erhalten und justiert bleibt. Die Modulbauweise ist somit auch sehr wartungsfreund­ lich. Außerdem ergibt sich bei einer erfindungsgemäßen Anordnung ein bezüglich HF-Einstreuungen von der Hochspannungs­ quelle her extrem streuarmer Aufbau, da die elektrische Ver­ bindung zwischen dem Hochspannungsende des Impulstransformators und der Elektrode der Pumplichtquelle sehr kurz gehalten werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 den Zünd- und Hauptentladekreis eines Impulslasers,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines mit der integrierten Anordnung eines Impulstransformators ausgebildeten Impulslasers.

Der Hauptentladekreis nach Fig. 1 besteht aus einem Kondensator 1 zum Speichern der Entladungs­ energie, einer Blitzlampe 2 und der Sekundärwicklung des Impulstranformators 3. Der Impulstransformator 3, ein Teil eines Impulsgenerators, überträgt einen rechteckigen Spannungs­ impuls, durch den die Blitzlampe 2 gezündet wird. Dazu wird primärseitig am Impulstransformator ein aufgeladener Konden­ sator über einen Schalter zugeschaltet. Die Zündenergie wird dann im Impulstransformator umgewandelt bzw. eingespeichert.

Der Impulslaser nach Fig. 2 ist aus zwei modularen Baueinheiten aufgebaut, nämlich aus einem Laserkopf 11 mit einem Pumpsystem, welches als Pumplichtquelle eine gasgefüllte Blitzlampe 12, einen an einem Ende verspiegelten Laserstab 13, z. B. aus Nd:YAG, eine Pumplicht-Reflektorkammer 14 und einen Auskoppelspiegel 15 enthält, sowie aus einem modularen, als selbständige Baueinheit ausgebildeten Impulstransformator 16 zum Zünden der Blitz­ lampe 12. Der Impulstransformator ist an der dem Auskoppel­ spiegel 15 gegenüberliegenden Stirnseite des Laserkopfes 11 befestigt und besteht aus einem z. B. in Epoxydharz als spannungsfester Isolation 17 vergossenen Ringkern 18. Dieser ist so umgossen, daß er einen freien Innenraum als zentrale Aufnahme 19 für eine in einer Isolierhülse 20 gehaltene Fassung 21 für die Blitzlampe 12 aufweist. Die Fasssung 21 ist als leitende Steckbuchse ausgebildet und dient zur Kontaktierung der einen Elektrode der Blitzlampe. Außerdem ist die Fassung 21 mit einem Gewindestift 22 in eine in das Epoxydharz eingelagerte Gewindebuchse 23 geschraubt. Da nun die die Gesamtlänge des Lasers wesentlich bestimmende Blitzlampe 12 mit einem Ende und einem Teil ihrer Länge im Impulstransformator 16 aufgenommen ist, ergibt sich eine kompakte und kurze Bauweise des Lasers, wobei der Impulstransformator in besonders ein­ facher Weise stirnseitig an den Laserkopf 11 angesetzt ist.

Claims (2)

1. Anordnung eines Impulstransformators zum Zünden einer Pumplichtquelle an einem ein Pumpsystem mit Pumplicht-Reflektor und Pumplichtquelle sowie einen Resonator mit stimulierbarem Medium umfassenden Impulslaser, wobei der Transformatorkern als Ringkern mit einem freien, der Aufnahme der Pumplichtquelle dienenden Innenraum ausgebildet und in einer gegen elektrische Spannung festen Isolation aufgenommen ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) das Pumpsystem (11) und der Impulstransformator (16) sind als zwei modulare, selbständige Baueinheiten ausgebildet,
• b) der Impulstransformator (16) ist seitlich an einer Stirn­ seite des Pumpsystems (11) angeordnet,
• c) in dem freien Innenraum (19) des Impulstransformators (16) ist eine Fassung (21) zur Aufnahme lediglich eines Endes der Pumplichtquelle (12) angeordnet.

2. Anordnung eines Impulstransformators nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fassung (21) in dem freien Innenraum (19) des Ringkerns (18) des Impulstransformators eine Isolierhülse (20) mit einer in eine Gewindebuchse (23) eingeschraubten, leitend ausgebildeten Steckbuchse ist.