DE3339574C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrisch angeregten Gaslaser mit kreis­ förmigem Querschnitt senkrecht zur Richtung der Strahlausbreitung und mit einem optischen Resonator, der einen als Metallrohr ausgebildeten an eine hochfrequente Spannungsquelle angeschlossenen Innenleiter aufweist, der mit Abstand von einem auf Erdpotential liegenden koaxial zum Innenleiter angeord­ neten Metallrohr als Außenleiter umhüllt ist, wobei der Innenleiter unter Be­ lassung eines Zwischenraums von einem Mantelrohr umhüllt ist und durch den Zwischenraum eine elektrisch hochisolierende dielektrische Kühlflüssigkeit mit niedrigem Verlustfaktor für hochfrequente Felder strömt.

Elektrisch angeregte Gaslaser sind in vorgenannter Art in der älteren deutschen Patentanmeldung P 33 16 778.8 der Patentinhaberin beschrieben. Diese Auf­ bauweise zeichnet sich durch eine besonders raumsparende Unterbringung des Anregungsraumes aus. Dadurch, daß der Außenleiter auf Erdpotential liegt, ist auch das Problem der elektrischen Abschirmung auf einfache Weise gelöst, weil der Aufbau des Lasers elektrisch betrachtet, sich wie ein "Koaxialkabel" dar­ stellt.

Weiterhin ist aus der Zeitschrift "Electronics Letters", Vol. 5 (1969), S. 63-64 ein CO₂-N₂-He-Laser bekannt, bei dem ein Ent­ ladungsplasma in dem Volumen zwischen zwei koaxial zueinander angeordneten Quarzrohren mittels eines radialen Radiofrequenzfeldes angeregt wird. Bei diesem Laser bestehen die Elektroden aus dünnwandigen Kupferrohren, die einer­ seits mit Paß-Sitz auf dem äußeren Quarzrohr und andererseits innerhalb des inneren Quarzrohres angeordnet sind. Zur Kühlung mit einem Fluor-Chlor-Kohlen­ wasserstoff als Kühlmittel ragt ein zur Zuführung dieses Kühlmittels dienendes Innenrohr in das innere Quarzrohr hinein. Die Kühlflüssigkeit fließt durch das Innenrohr zu und durch den Raum zwischen Innenrohr und innerem Quarzrohr ab. Die Elektroden auf dem äußeren Quarzrohr sind mit dem Radiofrequenz-Generator verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Laser der eingangs charakterisierten Art, die Ableitung der durch die Anregung des Lasergases entstehenden Wärme auf die bestmögliche, mit den elektrischen Bedingungen verträgliche Art zu lösen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Mantelrohr aus Metall besteht, elektrisch vom Außenleiter isoliert gehaltert und mit dem Innenleiter elektrisch leitend verbunden ist.

Bewährt hat sich dieser Aufbau für Laser, bei denen die eingespeiste Hochfrequenz mehr als 1 MHz beträgt. Die Einkopplung der hochfrequenten elektrischen Felder in den Anregungsraum erfolgt unter Verwendung spezieller Anpas­ sungsschaltungen. Es ist besonders wichtig, daß die Kühlflüs­ sigkeit niedrige Verluste für Hochfrequenzfelder aufweist. Als Kühlflüssigkeiten haben sich besonders Fluor-Kohlenstoff­ verbindungen bewährt, wie beispielsweise, das unter dem Handels­ namen "Flutec PP3" von der Firma Kali Chemie AG vertriebene Produkt.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, das metallische Mantel­ rohr einseitig geschlossen auszubilden und die Kühlflüssigkeit durch den als Metallrohr ausgebildeten Innenleiter zu- bzw. abströmen zu lassen. Dies hat den Vorteil, daß die Anschlüsse für den Zu- bzw. Abfluß der Kühlflüssigkeit auf einer Stirn­ seite des Lasers angebracht werden können, was eine völlige Freihaltung der Strahlaustrittsseite des Lasers ermöglicht.

Das Mantelrohr kann auch aus einem Zwei- oder Mehrschicht­ werkstoff bestehen. Bewährt haben sich Mantelrohre aus einem Grundwerkstoff aus der Gruppe Kupfer, Aluminium und Stahl, der mit Silber oder Platin beschichtet ist.

In der Figur ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gaslasers schematisch dargestellt. Mit 1 ist der Anregungsraum bezeichnet. Die Bezugsziffer 2 ist dem aus einem Metallrohr bestehenden Innenleiter zugeordnet, der unter Freilassung eines Zwischenraumes 4 von dem als einseitig geschlossenes Rohr ausgebildeten Mantelrohr 3, beispielsweise aus Kupfer, umhüllt ist. Der Anregungsraum 1 wird nach außen begrenzt von dem koaxial zum Innenleiter angeordneten Metallrohr 5, das als auf Erdpotential liegender Außenleiter dient. Das Metallrohr 5 kann ebenfalls aus einem Kupferrohr bestehen. In dem Ausführungsbeispiel wird die Kühlflüssigkeit, wie durch Pfeil 6 angedeutet, dem Innenleiter 2 zugeführt, sie fließt, wie durch Pfeile 7 angedeutet, durch den Zwischenraum 4 ab. Diese Ausführung gewährleistet eine völlig freie Strahlaustrittsseite (Pfeil 8) des Lasers. Der Innenleiter 2 und das Mantelrohr 3 sind über die Verbindung 14 elektrisch miteinander verbunden. Der Innenleiter 2 ist mit der hochfrequenten Spannungsquelle 9 verbunden, die beispiels­ weise eine Hochfrequenzspannung von 27 MHz liefert. Mit 10, 10′ sind die den Anregungsraum begrenzenden optischen Spiegel bezeichnet, wobei der Spiegel 10′ in diesem Ausführungsbeispiel den Anregungsraum 1 gasdicht abschließt. Der gasdichte Abschluß des Anregungsraumes 1 auf der Seite des Spiegels 10 wird durch den Deckel 11 bewirkt, in dem das Mantelrohr 3 gegen den geraden Außenleiter 5 über die elektrische Isolierung 15 gehaltert ist. Die Laser-Gaszirkulation durch den Anre­ gungsraum 1 erfolgt über die Stutzen 12. Der Außenleiter 5 wird durch die Kühlschlange 13 gekühlt. Anstelle einer Kühl­ schlange 13 können auch andere Kühlanordnungen dienen.

Durch die Verwendung eines Mantelrohres aus Metall ist ein guter Wärmeübergang in die den Zwischenraum durchströmende Kühlflüssigkeit sichergestellt.

Claims (4)

1. Elektrisch angeregter Gaslaser mit kreisförmigem Querschnitt senkrecht zur Richtung der Strahlausbreitung und mit einem optischen Resonator, der einen als Metallrohr ausgebildeten an eine hochfrequente Spannungsquelle angeschlossenen Innenleiter aufweist, der mit Abstand von einem auf Erd­ potential liegenden koaxial zum Innenleiter angeordneten Metallrohr als Außenleiter umhüllt ist, wobei der Innenleiter unter Belassung eines Zwischenraums von einem Mantelrohr umhüllt ist und durch den Zwischenraum eine elektrisch hochisolierende dielektrische Kühlflüssigkeit mit niedrigem Verlustfaktor für hochfrequente Felder strömt, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (3) aus Metall besteht, elektrisch vom Außenleiter isoliert gehaltert und mit dem Innenleiter (2) elektrisch leitend verbunden ist.

2. Gaslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (3) aus Kupfer besteht.

3. Gaslaser nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (3) zwei- oder mehrschichtig ausgebildet ist.

4. Gaslaser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (3) aus einem Grundwerkstoff aus der Gruppe Kupfer, Aluminium und Stahl besteht, der mit Silber oder Platin beschichtet ist.