DE3316778C1

DE3316778C1 - Gaslaser

Info

Publication number: DE3316778C1
Application number: DE19833316778
Authority: DE
Inventors: Hans Dr. 8033 Krailling Opower
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: Heraeus Medical GmbH
Priority date: 1983-05-07
Filing date: 1983-05-07
Publication date: 1984-10-18

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrisch angeregten Gaslaser mit kreisförmigem Querschnitt senkrecht zur Richtung der Strahlausbreitung und mit einem optischen Resonator, der einen von einem Dielektrikum umschlossenen Innenleiter aufweist, der mit Abstand von einem zylindersymmetrischen Außenleiter koaxial umhüllt ist und bei dem zwischen Innenleiter und Außenleiter ein Anregungsraum für transversale Entladung vorgesehen ist.

Ein derartiger Gaslaseraufbau ist aus der DE-PS 29 19 708 bekannt. Es handelt sich dabei um einen gepulsten CO₂-Laser. Der Innenleiter ist radial mit einem hochspannungsfesten Dielektrikum isoliert, an das sich unter Belassung eines radialen Zwischenraums ein oder mehrere miteinander verbundene, auf Erdpotential gehaltene Leiter zylindersymmetrisch anschließen lassen. Der Innenleiter ist mit der Sekundärseite eines Übertrages elektrisch verbunden, dessen Primärseite über einen schnellen Schalter an einen Kondensator angeschlossen ist. Der Außenleiter ist ebenfalls über den Schalter sowohl mit einem Kondensator als auch parallel dazu über einen Hochohmwiderstand mit Erdpotential verbunden. Bei diesem elektrischen Aufbau findet die Hauptentladung zwischen den auf Erdpotential gehaltenen Leitern und dem Außenleiter statt, während der Innenleiter nur zur Erzeugung einer Hilfsentladung dient, mittels der Ionen für die Hauptentladung bereitgestellt werden.

Aus Electronics Letters 5 (1969) No. 4, S. 63/64, ist ein elektrisch angeregter Gaslaser mit kreisförmigem Querschnitt senkrecht zur Richtung der Strahlausbreitung und einem optischen Resonator bekannt. Dieser Laser weist einen Innenleiter auf, der mit Abstand von einem Quarzrohr umhüllt ist. Durch den Innenleiter wird eine dielektrische Flüssigkeit zugeführt, die durch den Zwischenraum zwischen dem Innenleiter und dem

¹S Quarzrohr abströmt. Koaxial zum Quarzrohr ist ein Quarzaußenrohr angeordnet, das von einem dünnwandigen Kupferrohr, das als Elektrode dient, umhüllt ist. Das äußere Quarzrohr wird gekühlt. Die Bildung eines Lasergas-Plasmas erfolgt bei diesem Laser, mittels Radiofrequenzanregung in ausschließlich longitudinaler Richtung, während zusätzliche Energie über an den Enden des Lasers angeordnete ringförmige mit Gleichoder Wechselstrom gespeiste Elektroden zugeführt wird.

In der DE-OS 27 35 299 wird ein Gaslaser mit transversaler hochfrequenter elektrischer Anregung beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, den bekannten und bewährten Laseraufbau abzuändern, um einen kontinuierliehen oder moduliert kontinuierlichen Strahlbetrieb zu gewährleisten und auftretende Kühlprobleme sicher zu beherrschen. Darüber hinaus soll der Laser nach außen elektrisch abgeschirmt sein, und es soll eine möglichst verlustfreie Zufuhr der Entladungsenergie während des kontinuierlichen Betriebes gewährleistet sein.

Diese Aufgabe wird für einen elektrisch angeregten Laser der eingangs charakterisierten Art dadurch gelöst, daß der Außenleiter aus einem Rohr aus elektrisch gut leitendem Metall besteht und geerdet ist und der Innenleiter als Metallrohr ausgebildet und an eine hochfrequente Spannungsquelle angeschlossen und unter Belassung eines Zwischenraumes von einem Mantelrohr aus dielektrischem Werkstoff umhüllt ist und daß durch den Zwischenraum eine dielektrische Kühlflüssigkeit strömt. Die Einkopplung der hochfrequenten elektrischen Felder in den Anregungsraum erfolgt kapazitiv. Im Zustand der Entladung bilden das Mantelrohr aus dielektrischem Werkstoff, wie Aluminiumoxid, und die dielektrische Kühlflüssigkeit zusammen das Dielektrikum des Koppelkondensators, dessen Größe für die Abstimmung maßgebend ist. Es ist deshalb besonders wichtig, daß die Kühlflüssigkeit sowohl elektrische Felder von mehreren tausend Volt sicher zu isolieren vermag, als auch niedrige Verluste für Hochfrequenzfelder aufweist. Als Kühlflüssigkeiten haben sich besonders öle auf Basis von Fluor-Kohlenstoffverbindungen bewährt. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, das Mantelrohr einseitig geschlossen auszubilden und die Kühlflüssigkeit durch den Innenleiter zu- bzw. abströmen zu lassen.

Dies hat den Vorteil, daß die Anschlüsse für den Zu- bzw. Abfluß der Kühlflüssigkeit auf einer Stirnseite des Lasers angebracht werden können, was eine völlige Freihaltung der Strahlaustrittsseite des Lasers ermöglicht.

In der Fig. ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gaslasers schematisch dargestellt.

Mit 1 ist der Anregungsraum bezeichnet. Die Bezugsziffer 2 ist dem als Rohr ausgebildeten Innenleiter zuge- ordnet, der unter Freilassung eines Zwischenraumes 4 von dem als einseitig geschlossenes Rohr ausgebildeten Mantelrohr 3 aus dielektrischem Werkstoff umhüllt ist. Der Anregungsraum 1 wird nach außen begrenzt von dem aus beispielsweise einem Kupferrohr bestehenden, auf Erdpotential liegenden Außenleiter 5. In dem Ausführungsbeispiel wird die Kühlflüssigkeit, wie durch Pfeil 6 angedeutet, dem Innenleiter 2 zugeführt, sie fließt, wie durch Pfeile 7 angedeutet, durch den Zwi-

schenraum 4 ab. Diese Ausführung gewährleistet eine völlig freie Strahlaustrittsseite (Pfeil 8) des Lasers. Der Innenleiter 2 ist elektrisch leitend mit der hochfrequenten Spannungsquelle 9 verbunden. Mit 10, 10' sind die den Anregungsraum begrenzenden optischen Spiegel 5 bezeichnet, wobei der Spiegel 10' in diesem Ausführungsbeispiel den Anregungsraum 1 gasdicht abschließt. Der gasdichte Abschluß des Anregungsraums 1 auf der Seite des Spiegels 10 wird durch den Metalldeckel 11 bewirkt. Die Gaszirkulation durch den Anregungsraum 1 erfolgt über die Stutzen 12. Der Außenleiter 5 wird durch die Kühlschlange 13 gekühlt. Anstelle einer Kühlschlange 13 können auch andere Kühlanordnungen dienen.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Elektrisch angeregter Gaslaser mit kreisförmigem Querschnitt senkrecht zur Richtung der Strahlausbreitung und mit einem optischen Resonator, der einen von einem Dielektrikum umschlossenen Innenleiter aufweist, der mit Abstand von einem zylindersymmetrischen Außenleiter koaxial umhüllt ist und bei dem zwischen Innenleiter und Außenleiter ein Anregungsraum für transversale Entladung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter (5) aus einem Rohr aus elektrisch gut leitendem Metall besteht und geerdet ist und der Innenleiter (2) als Metallrohr ausgebildet und an eine hochfrequente Spannungsquelle (9) angeschlossen und unter Belassung eines Zwischenraumes (4) von einem Mantelrohr (3) aus dielektrischem Werkstoff umhüllt ist und daß durch den Zwischenraum (4) eine dielektrische Kühlflüssigkeit strömt.

2. Gaslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (3) einseitig geschlossen ist und die Kühlflüssigkeit durch den Innenleiter (2) zu- bzw. abfließt.

3. Gaslaser nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit aus einer Fluor-Kohlenstoffverbindung besteht.

4. Gaslaser nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (3) aus Aluminiumoxid besteht.

5. Gaslaser nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter (5) gekühlt ist.