DE3937490A1 - Mikrowellenangeregter hochleistungslaser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochleistungslaser mit einem in Richtung einer Resonatorachse einander gegenüberliegend im Abstand angeordnete Spiegel aufweisenden Resonator, welcher einen sich sowohl in Richtung der Resonatorachse als auch in einer zu dieser senkrecht in Querrichtung aus­ dehnenden Strahlenverlauf aufweist, mit einem vom Strahlen­ verlauf durchsetzten und Lasergas beinhaltenden Gasentla­ dungsraum und mit zwei einander gegenüberliegenden und sich im wesentlichen parallel zur Resonatorachse und zur Querrichtung erstreckenden sowie den Gasentladungsraum begrenzend zwischen sich einschließenden Wandflächen.

Derartige Hochleistungslaser sind bekannt. Die Anregung des Lasergases im Gasentladungsraum erfolgte jedoch bis­ lang nur über Hochfrequenz, da nur bei dieser Anregungs­ art eine Anregung des Gasentladungsraums in einem von einem flächigen, das heißt sich sowohl in Richtung der Resonatorachse als auch in der Querrichtung erstrecken­ den Strahlenverlauf durchsetzten Volumenbereich möglich war.

Die Hochfrequenzanregung eines Lasers hat jedoch den Nach­ teil, daß sie insbesondere bei hohen Leistungen sehr kost­ spielig ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Laser der gattungsgemäßen Art mit einer kostengünstigeren Anregung zu versehen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens eine Wandfläche von einer dielektrischen Wand gebildet ist, daß auf der dielektrischen Wand eine vom Lasergas im Gasentladungsraum getrennte Mikrowellenresonanz­ struktur sitzt, welche eine der dielektrischen Wand zuge­ wandte Öffnung aufweist und in einem dieser gegenüberlie­ genden Volumenbereich des Gasentladungsraums zu einer Mikrowellenanregung des Lasergases führt, und daß in die Mikrowellenresonanzstruktur Mikrowellen von einer Mikro­ wellenquelle einspeisbar sind.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß auf einfache Art und Weise eine Mikrowellen­ anregung in einem Gasentladungsraum erreicht wurde, wel­ che lediglich durch zwei einander gegenüberliegende Wandflächen begrenzt ist und somit eine Zweidimensionale, seitlich offene Struktur darstellt, welche selbst keinen Resonator bilden kann.

Somit ist nun ein erfindungsgemäßer Hochleistungslaser ge­ schaffen, welcher in kostengünstiger Weise durch Mikrowellen angeregt werden kann.

Besonders vorteilhaft, insbesondere um eine möglichst gleich­ mäßige Mikrowellenanregung im Gasentladungsraums zu erreichen, ist es, wenn auf der dielektrischen Wand eine Vielzahl von Mikrowellenresonanzstrukturen sind. Diese Mikrowellen­ resonanzstrukturen können nun hinsichtlich ihres gegensei­ tigen Abstandes in einfacher Weise so angeordnet werden, daß eine möglichst gleichmäßige Mikrowellenanregung im Gasentladungsraum erfolgt.

Als besonders zweckmäßig hat es sich hierbei erwiesen, wenn die Mikrowellenresonanzstrukturen in einem gleichmäßigen Flächenmuster angeordnet sind, da sich damit Weise eine möglichst gleichmäßige Mikrowellenanregung im Gasentladungsraum herstellen läßt.

Eine optimale Anpassung der Mikrowellen an den Strahlungs­ verlauf ist dadurch möglich, daß die Mikrowellenresonanz­ strukturen in einem einer Ausdehnung des Strahlenver­ laufs in Richtung der Resonatorachse und in Querrichtung entsprechenden Flächenbereich angeordnet sind. Um ins­ besondere in Höhenrichtung, das heißt auch in Abstands­ richtung der beiden Wandflächen eine möglichst gleichmäßige Mikrowellenanregung des Lasergases zu erreichen, ist vor­ gesehen, daß die Mikrowellenanregung zwischen den Wand­ flächen des Gasentladungsraums über denselben ausgedehnt ist.

Bei den bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde lediglich davon ausgegangen, daß auf einer Wandfläche Mikrowellenresonanzstrukturen sitzen. In diesem Fall ist die diese Wandfläche tragende Wand dielektrisch ausgebil­ det und die gegenüberliegende Wand kann dielektrisch ausge­ bildet und metallbeschichtet sein oder ganz aus Metall sein.

Eine verbesserte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lö­ sung sieht jedoch vor, daß beide Wandflächen von einer dielektrischen Wand gebildet sind und auf diesen mindestens jeweils eine Resonanzstruktur sitzt, so daß die Anregung des Lasergases im Gasentladungsraum von zwei gegenüberlie­ genden Seiten erfolgt. In diesem Fall ist es beispiels­ weise auch möglich, daß sich die Mikrowellenanregung nicht über den gesamten Gasentladungsraum zwischen den Wand­ flächen ausdehnt, sondern sich beispielsweise auch die Mikrowellenanregungen der beiden gegenüberliegenden Resonanz­ strukturen ergänzen.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn auf beiden dielek­ trischen Wänden eine Vielzahl von Resonanzstrukturen sitzt, so daß sich durch die Anordnung der Vielzahl der Resonanz­ strukturen in besonders einfacher Weise eine möglichst gleichmäßige Anregung des Lasergases im Gasentladungsraum erreichen läßt.

Besonders günstig ist es dabei, wenn die auf den gegen­ überliegenden Wänden angeordneten Resonanzstrukturen re­ lativ zueinander versetzt sind, so daß die der jeweiligen Mikrowellenresonanzstruktur zugeordneten Volumenbereiche nicht deckungsgleich liegen.

Ferner ist es zweckmäßig, wenn durch die Flächenmuster, in denen die Mikrowellenresonanzstrukturen auf den einander gegenüberliegenden Wänden angeordnet sind, die Resonanz­ strukturen relativ zueinander auf Lücke angeordnet sind.

Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung hat sich ein Aus­ führungsbeispiel als besonders vorteilhaft erwiesen, bei welchem jeder Resonanzstruktur eine eigene Mikrowellen­ quelle, vorzugsweise ein Magnetron, zugeordnet ist. In diesem Fall ist nämlich neben einer möglichst gleichmäßigen Anregung des Lasergases im Gasentladungsraum fast gleich­ zeitig noch das Problem gelöst, wie mehrere Mikrowellenquellen geringerer Leistung miteinander zur Anregung eines Hoch­ leistungslasers gekoppelt werden können. Es entfallen sämtliche aufwendigen Maßnahmen, die erforderlich sind, um beispielsweise die Leistung mehrerer Mikrowellenquellen in eine einzige Leitung einzuspeisen, da sich in letzt­ genanntem Fall die Mikrowellenquellen gegenseitig beein­ flussen und insbesondere auch stören. Durch die jeder Mikrowellenquelle zugeordnete Resonanzstruktur ist die­ ses Problem vollständig gelöst, da über die Resonanz­ strukturen eine gegenseitige Beeinflussung der Mikrowellen­ quellen auftritt und somit diese entkoppelt voneinander mit ihrer vollen Leistung zur Anregung des Lasergases im Gas­ entladungsraum beitragen können.

Damit ist die Möglichkeit geschaffen, die kommerziell kostengünstig erhältlichen, aus Haushaltsgeräten bekannten Magnetrons zur Anregung eines derartigen Lasers einzu­ setzen.

Hinsichtlich der Art der Ausbildung der Resonanzstrukturen wurden bei den bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen keine näheren Angaben gemacht. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Resonanzstruktur ein Zylinderresonator ist. Dabei kann die Resonanzstruktur vorzugsweise auch ein Rechteckresonator sein.

Vorzugsweise ist der Zylinderresonator dabei so angeordnet, daß er mit einer Stirnseite auf der dielektrischen Wand sitzt.

Um eine optimale Ankopplung des Zylinderresonators an den Gasentladungsraum zu erreichen, ist im einfachsten Fall vorgesehen, daß der Zylinderresonator an der der dielektri­ schen Wand zugewandten Stirnseite offen ist. In besonders einfacher Weise läßt sich eine Verbindung zwischen der Mi­ krowellenquelle und der Resonanzstruktur dadurch herstel­ len, daß von der Mikrowellenquelle zur Resonanzstruktur eine Koaxialleitung geführt ist.

Bei den bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden hinsichtlich der den Gasentladungsraum begrenzenden Wand­ flächen keine näheren Angaben gemacht. So ist bei­ spielsweise bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hochleistungslasers vorgesehen, daß die Wandflächen als optisch reflektierende Wellenleiterflä­ chen eines sich zwischen den Spiegeln im wesentlichen längs der Resonatorachse erstreckenden Wellenleiters ausgebildet sind. In diesem Fall handelt es sich bei dem erfindungs­ gemäßen Hochleistungslaser um einen sogenannten Wellen­ leiterlaser. In Kombination dazu ist es außerdem vorteil­ haft, wenn der Resonator ein instabiler Resonator ist.

Bei diesem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist außerdem vorteilhafterweise vorgesehen, daß der Gasent­ ladungsraum mit nichtströmendem Lasergas gefüllt ist und lediglich eine Kühlung des Lasergases durch Diffusion und Wechselwirkung mit den Wandflächen erfolgt, die hierzu vorzugsweise gekühlt sind.

Alternativ dazu ist bei einem weiteren bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lasers vorgesehen, daß der Gasentladungsraum von Lasergas durchströmt ist. Besonders zweckmäßig ist es in diesem Fall, wenn der Re­ sonator in der Querrichtung von Lasergas durchströmt ist. In diesem Fall handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Hochleistungslaser um einen quergeströmten Laser, welcher insbesondere eine zweidimensionale, seitlich offene Entladungsstruktur, ausschließlich gebildet durch die beiden den Gasentladungsraum und somit auch den Gasent­ ladungskanal bildenden Wandflächen erforderlich macht.

Eine gute Homogenisierung der Entladung läßt sich insbe­ sondere bei einem quergeströmten Laser dadurch erreichen, daß stromaufwärts des optischen Resonators die mikrowellen­ angeregten Volumenbereiche angeordnet sind, so daß das sich in diesen Volumenbereichen angeregte Lasergas auf seinem Weg zu dem optischen Resonator durch die Strömung homogenisiert. Dabei ist es besonders vorteil­ haft, wenn zwischen den mikrowellenangeregten Volumen­ bereichen und dem optischen Resonator ein mikrowellen­ anregungsfreier Zwischenraum liegt.

Vorzugsweise ist dabei der Resonator ein gefalteter Re­ sonator. Der Resonator kann dabei aber auch ein instabiler Resonator sein.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische schematische Dar­ stellung eines ersten Ausführungsbei­ spiels;

Fig. 2 einen Schnitt längs Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittdarstellung ähnlich Fig. 2 durch eine Variante des ersten Ausfüh­ rungsbeispiels;

Fig. 4 einen Schnitt ähnlich Fig. 2 durch eine weitere Variante des ersten Aus­ führungsbeispiels;

Fig. 5 eine Draufsicht auf die weitere in Fig. 4 dargestellte Variante;

Fig. 6 eine schematische perspektivische Dar­ stellung ähnlich Fig. 1 durch ein zweites Ausführungsbeispiel und

Fig. 7 eine schematische perspektivische Darstellung ähnlich Fig. 1 durch ein drittes Ausführungsbeispiel.

Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hochleistungslasers, in Fig. 1 als Ganzes mit 10 bezeich­ net, umfaßt einen als Ganzes mit 12 bezeichneten Entladungs­ kanal, welcher von zwei parallel zueinander verlaufenden Wandplatten 14 und 16 gebildet ist, die einen Gasentla­ dungsraum 18 zwischen sich einschließen. Dieser Gasentla­ dungsraum 18 wird, wie durch die Pfeile 20 angedeutet, von einer Lasergasströmung in einer Querrichtung 22 durch­ setzt, wobei die Querrichtung 22 parallel zu dem Gasentla­ dungsraum 18 zugewandten Wandflächen 24 und 26 der Wand­ platten 14 und 16 verläuft und vorzugsweise auch noch paral­ lel zu einer Breitseitenkante 28 der Wandplatten 14 und 16. Die Lasergasströmung 20 tritt in den Gasentladungsraum 18 über die gesamte Längsausdehnung des Gasentladungskanals 12, das heißt zwischen den Längsseitenkanten 30 der Wand­ platten 14 und 16 in den Gasentladungsraum 18 ein und zwischen Längsseitenkanten 32 auf der gegenüberliegenden Seite der Wandplatten 14 und 16 wieder aus dem Gasentla­ dungskanal 12 aus.

Ein Resonator des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungs­ gemäßen Hochleistungslasers umfaßt jeweils an gegenüber­ liegenden Breitseitenkanten 28 der Wandplatten 14 und 16 angeordnete Spiegelsätze 34 und 36, wobei der Spiegelsatz 34 beispielsweise zwei parallel zueinander ausgerichtete Einzelspiegel 38 und 40 aufweist, während der Spiegel­ satz 36 zwei, beispielsweise in einem Winkel von 45° zu der ihr zugeordneten Breitseitenkante 28 angeordnete Spie­ gel 42 und 44 aufweist, die jeweils einander zugewandt sind.

Die Spiegelsätze 34 und 36 bilden dabei einen Resonator mit einer Resonatorachse 46, welche parallel zu den Längsseiten­ kanten 30 und 32 verläuft, so daß ein den Gasentladungs­ raum 18 durchsetzender Laserstrahl 48, beispielsweise von dem Spiegel 38, in Richtung der Resonatorachse 46 zum Spiegel 42 verläuft, vom Spiegel 42 auf den Spiegel 44 reflektiert wird und von diesem wieder in Richtung der Resonatorachse 46 auf den Spiegel 40 zuläuft. Der Spiegel 40 ist vorzugsweise teildurchlässig ausgebildet, so daß ein Teil des Laserstrahls 48 als austretender Laserstrahl 50 vom Spiegel 40 ausgekoppelt wird und in Richtung der Reso­ natorachse 46 weiter durch den Spiegel 40 hindurchläuft.

Der in Fig. 1 dargestellte Resonator stellt nur ein Ausfüh­ rungsbeispiel eines Resonators für einen quergeströmten Hochleistungslaser dar. Selbstverständlich kann der Resona­ tor auch mehrfach gefaltet sein, so daß der Laserstrahl 48 mehrfach hin- und herreflektiert durch den Gasentladungs­ raum 18 verläuft, bis ein Teil desselben als austretender Laserstrahl 50 ausgekoppelt wird. Darüber hinaus ist es auch denkbar, den Resonator als optisch instabilen Resona­ tor für einen quergeströmten Hochleistungslaser auszubilden.

Zur Anregung des den Gasentladungsraum 18 durchströmenden Lasergases ist zumindest eine der Wandplatten, in Fig. 1 beispielsweise die Wandplatte 16, aus einem Dielektrikum und direkt auf ihrer dem Gasentladungsraum 18 gegenüber­ liegenden Seite sitzt eine Vielzahl von Resonatoren 52, welche wie in Fig. 2 dargestellt, vorzugsweise als Zylinderreso­ natoren ausgebildet sind und ein zylindrisches Resonator­ gehäuse 54 aufweisen, welches mit einer Zylinderachse 56 vorzugsweise senkrecht auf der Wandplatte 16 steht. Eine der Wandplatte 16 zugewandte Stirnseite 58 des Resonator­ gehäuses 54 ist zu dieser hin vollständig offen, während eine der Wandplatte 16 abgewandte Stirnseite 60 durch einen Deckel 62 verschlossen ist, welcher in gleicher Weise wie ein Zylindermantel 64 des Resonatorgehäuses 54 aus Metall ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß ist zum Deckel 62 eine Koaxialleitung 66 herangeführt, welche mit ihrem Außenleiter 68 mit dem Deckel 62 verbunden ist, während ein Innenleiter 70 der Koaxialleitung 66 isoliert durch den Deckel 62 hin­ durchgeführt und in einem Innern 72 des Resonatorgehäu­ ses 54 in Form einer Einkoppelschleife 74 zum Deckel 62 oder zum Zylindermantel 64 geführt ist.

Die Koaxialleitung 66 eines jeden Resonators 52 ist zu einer diesem zugeordneten Mikrowellenquelle, vorzugs­ weise einem Magnetron 76, geführt. Im Rahmen der vorlie­ genden Erfindung ist es denkbar, mehrere Resonatoren von einer Mikrowellenquelle 76 zu speisen. Besonders vorteil­ haft ist es jedoch, wenn jeder der Resonatoren von einer Mikrowellenquelle 76, insbesondere einem Magnetron, gespeist ist, um so kommerziell kostengünstig erhältliche Magnetrons zur Anregung des erfindungsgemäßen Lasers ver­ wenden zu können, wobei insbesondere keine aufwendigen Maßnahmen getroffen werden müssen, da sich in einem sol­ chen Fall die Magnetrons 76 gegenseitig beeinflussen und in ihrer Funktion stören.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Resonators 52′ ist in Fig. 3 dargestellt. Sofern dessen Teile mit denen des Resonators 52 in Fig. 2 identisch sind, ist dieser mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß auch auf die Ausführungen zum Resonator 52 in Fig. 2 verwiesen werden kann. Der Resonator 52′ unter­ scheidet sich vom Resonator 52 lediglich dadurch, daß anstelle einer induktiven Einkopplung mit der Einkoppel­ schleife 74 eine kapazitive Einkopplung über einen mit dem Innenleiter 70 verbundenen und gegenüber dem Resonatorge­ häuse 54 isolierten Einkoppelsteg 78 erfolgt.

Jeder der Resonatoren 52 und 52′ führt aufgrund der offenen Stirnseite 58 zu einer Mikrowellenanregung in einem der Stirnseite 58 gegenüberliegenden Volumenbereich 80 des Gasentladungsraums 18, wobei der Volumenbereich 80 im wesentlichen eine zylindrische Form ähnlich dem zylin­ drischen Resonator 52 aufweist und vorzugsweise von der dielektrischen Wandplatte 16 zur gegenüberliegenden Wand­ platte 14 reicht und somit den gesamten Gasentladungsraum 18 in Höhenrichtung 83 durchsetzt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von Resonatoren in einem vorgegebenen Flächemuster 82 auf der Wandplatte 16 angeordnet, wobei das Flächenmuster 82 vorzugsweise eine derartige Erstreckung in Querrichtung 22 aufweist, daß es den vom Laserstrahl 48 durchsetzten Bereich des Gasentladungsraums 18 im wesentlichen in dieser Querrichtung 22 vollständig über­ deckt und außerdem auch in Richtung der Resonatorachse 46 eine möglichst große Ausdehnung aufweist.

Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel kann die Wandplatte 14 aus Dielektrikum sein, welche vorzugsweise noch metall­ beschichtet ist, oder selbst voll aus Metall sein damit sie eine reflektierende Wand für die von seiten der Wandplatte 16 angekoppelten Mikrowellen bildet.

Bei einer Variante des ersten Ausführungsbeispiels, darge­ stellt in den Fig. 4 und 5, ist vorgesehen, daß beide Wandplatten 14 und 16 aus dielektrischem Material herge­ stellt sind und Resonatoren 52 oder 52′ tragen, wobei die Resonatoren 52 auf den einander gegenüberliegenden Wandplatten 14 und 16 im gleichen Flächenmuster 82 ange­ ordnet sind, allerdings die Flächenmuster 82 gegeneinander versetzt liegen, so daß die Resonatoren 52 des Flächen­ musters 82a gegenüber den Resonatoren 52 des Flächen­ musters 82b auf Lücke sitzen und somit sich die Volumenbereiche 80, in welchen durch die Resonatoren 52 eine Mikrowellenanregung im Gasentladungsraum 18 er­ folgt, im wesentlichen vollständig überlappen und eine im wesentlichen vollständige Mikrowellenanregung im Gasentladungsraum 18 erfolgt.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsge­ mäßen Hochleistungslasers, dargestellt in Fig. 6, bei wel­ chem insbesondere eine schnelle Lasergasströmung 20′ den Gasentladungsraum 18 durchsetzt, sind dieselben Teile, insofern als sie mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß bezüglich deren Beschreibung auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen werden kann.

Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist der Reso­ nator so aufgebaut, daß der Laserstrahl 48′ in einem stromabwärts zur Lasergasströmung 20′ liegenden Teilbe­ reich 84 des Gasentladungsraums verläuft, und das Flächen­ muster 82′ sich zumindest stromaufwärts des Teilbereichs 84 erstreckt, so daß die angeregten Volumenbereiche 80 zu­ mindest stromaufwärts des Teilbereichs 84 liegen und gege­ benenfalls noch in den Teilbereich 84 hineinreichen.

Dadurch wird insbesondere bei einer schnellen Lasergas­ strömung 20 erreicht, daß das Lasergas bevor es in den vom Resonator und vom Laserstrahl 48′ durchsetzten Teil­ bereich 84 hineinströmt vollständig angeregt und durch die Strömung homogen durchmischt ist und somit in dem Teilbereich 84 sich eine kohärente Strahlung mit maximal möglicher Leistung ausbilden kann. Je nach Ausdehnung des Flächenmusters 82′ stromaufwärts in der Querrichtung 22 ist die Intensität und Zeitspanne, um die das Lasergas vor Eintritt in den Teilbereich 84 angeregt wird, frei wählbar. Besonders zweckmäßig ist ein mikrowellenanregungsfreier Zwischenbereich zwischen den Volumenbereichen 80 des Flächenmusters 82′ und dem Teilbereich 84.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsge­ mäßen Hochleistungslasers, dargestellt in Fig. 7, sind diejenigen Teile, die mit denen des ersten Ausführungs­ beispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß bezüglich deren Beschreibung auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel vollinhalt­ lich Bezug genommen werden kann.

Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel dienen die beiden Wandplatten 14 und 16 nicht lediglich zur Be­ grenzung des Gasentladungsraums 18, sondern sind gleich­ zeitig mit optisch einen Laserstrahl reflektiernden Wandflächen 24′ und 26′ versehen, so daß die beiden Wand­ platten 14 und 16 mit den Wandflächen 24′ und 26′ einen als Ganzes mit 110 bezeichneten Wellenleiter bilden, welcher außerdem fordert, daß die Wandflächen 24′ und 26′ in einem für einen Wellenleiter üblichen Abstand von­ einander angeordnet sind.

Ferner ist der Resonator als optisch instabilder Resona­ tor ausgebildet, welcher einen einer Breitseitenkante 28 zugeordneten konvexen Spiegel 112 und einen der gegen­ überliegenden Breitseitenkante 28 zugeordneten konkaven Spiegel 114 umfaßt. Der konvexe Spiegel 112 und der kon­ kave Spiegel 114 haben einander zugewandte, vorzugsweise konfokale Spiegelflächen 116 und 118, welche vorzugs­ weise noch zylindrisch ausgebildet sind, daß heißt in Höhenrichtung 83 eben. Besonders bevorzugt ist ein Re­ sonator, bei welchem die Spiegelflächen 116 und 118 so aus­ gebildet sind, daß sie die Hälfte eines symmetrischen in­ stabilen Resonators bilden, so daß eine Resonatorachse 120 dieses instabilen Resonators beispielsweise jeweils von der in Fig. 7 linken Seitenkante der Spiegelfläche 116 zur beispielsweise linken Seitenkante der Spiegelfläche 118 verläuft und dabei die Spiegelflächen 116 und 118 im Schnittpunkt mit der Resonatorachse 120 senkrecht auf die­ ser stehen.

Durch die Ausbildung der Spiegelflächen 116 entsteht durch zunehmende Hin- und Herreflexion ein sich in der Quer­ richtung 22 von der Resonatorachse 120 nach rechts aus­ breitender Strahlenverlauf 122, welcher in einen austre­ tenden Laserstrahl 124 übergeht, der seitlich den kon­ vexen Spiegel 112 passiert, wobei der konvexe Spiegel 112 in der Querrichtung 22 eine geringere Erstreckung als der konkave Spiegel 114 aufweist.

Vorzugsweise ist der Gasentladungsraum 18 auch nicht durch­ strömt, sondern mit in diesem strömungsfrei stehendem Lasergas gefüllt, so daß sämtliche Vorrichtungen zur Quer­ strömung des Gasentladungsraums 18 entfallen.

Wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist im Rahmen einer ersten Variante des dritten Ausführungsbeispiels vorge­ sehen, die Resonatoren 52 nur auf der Wandplatte 16 an­ zuordnen, welche entsprechend dielektrisch ausgeführt sein muß, während die Wandplatte 14 in diesem Fall aus Metall oder aus einem metallbeschichteten Dielektrikum sein kann.

Das Flächenmuster 82 ist jeweils so zu bilden, daß es zu­ mindest die Resonatorachse 120 überdeckt, um dem Resonator die Möglichkeit zu geben, in der Resonatorachse 120 anzu­ schwingen. Ferner sollte sich das Flächenmuster 82′′ mög­ lichst weit in Querrichtung 22 erstrecken und den Strahlen­ verlauf 122 in der Querrichtung 22 möglichst vollständig überdecken. Darüber hinaus ist es außerdem vorteilhaft, wenn sich das Flächenmuster 82′′ auch in Richtung der Reso­ natorachse 120 möglichst weit erstreckt.

Bei einer weiteren Variante kann, genau wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt, vorgesehen sein, daß sowohl die Wand­ platte 14 als auch die Wandplatte 16 Resonatoren 52 in entsprechenden gegeneinander versetzten Flächenmustern 82a und 82b trägt.

Claims (20)

1. Hochleistungslaser mit einem in Richtung einer Resona­ torachse einander gegenüberliegend im Abstand angeord­ nete Spiegel aufweisenden Resonator, welcher einen sich sowohl in Richtung der Resonatorachse als auch in einer zu dieser senkrechten Querrichtung ausdehnen­ den Strahlenverlauf aufweist, mit einem vom Strahlen­ verlauf durchsetzten und Lasergas beinhaltenden Gas­ entladungsraum und mit zwei einander gegenüberliegen­ den und sich im wesentlichen parallel zur Resonator­ achse und zur Querrichtung erstreckenden sowie den Gas­ entladungsraum begrenzend zwischen sich einschließen­ den Wandflächen, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens eine Wandfläche (24, 26) von einer dielektri­ schen Wand (14, 16) gebildet ist, daß auf der dielek­ trischen Wand (14, 16) eine vom Lasergas im Gasent­ ladungsraum (18) getrennte Mikrowellenresonanzstruktur (52) sitzt, welche eine der dielektrischen Wand (14, 16) zugewandte Öffnung aufweist und in einem dieser gegenüberliegenden Volumenbereich (80) des Gasentla­ dungsraums (18) zu einer Mikrowellenanregung des La­ sergases führt, und daß in die Mikrowellenresonanz­ struktur (52) Mikrowellen von einer Mikrowellenquelle (76) einspeisbar sind.

2. Hochleistungslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß auf der dielektrischen Wand (14, 16) eine Viel­ zahl von Mikrowellenresonanzstrukturen (52) sitzt.

3. Hochleistungslaser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mikrowellenresonanzstruktur (52) in einem gleichmäßigen Flächenmuster (82a, b) angeordnet sind.

4. Hochleistungslaser nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mikrowellenresonanzstrukturen (52) in einem einer Ausdehnung des Strahlenverlaufs (48, 122) in Richtung der Resonatorachse (46, 120) und in Quer­ richtung (22) entsprechenden Flächenbereich angeordnet sind.

5. Hochleistungslaser nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellen­ anregung zwischen den Wandflächen (24, 26) des Gasentla­ dungsraums (40) über denselben ausgedehnt ist.

6. Hochleistungslaser nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Wandflächen (24, 26) von einer dielektrischen Wand (14, 16) ge­ bildet sind und daß auf diesen mindestens jeweils eine Resonanzstruktur (52) sitzt.

7. Hochleistungslaser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß auf beiden dielektrischen Wänden (14, 16) eine Vielzahl von Resonanzstrukturen (52) sitzt.

8. Hochleistungslaser nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die auf gegenüberliegenden Wänden (14, 16) angeordneten Resonanzstrukturen (52) relativ zuein­ ander versetzt sind.

9. Hochleistungslaser nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Resonanz­ struktur (52) einer eigenen Mikrowellenquelle (56) zuge­ ordnet ist.

10. Hochleistungslaser nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanz­ struktur (52) ein Zylinderresonator ist.

11. Hochleistungslaser nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zylinderresonator (52) mit einer Stirnseite (58) auf der dielektrischen Wand (14, 16) sitzt.

12. Hochleistungslaser nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zylinderresonator (52) an der der dielektrischen Wand (14, 16) zugewandten Stirnseite (58) offen ist.

13. Hochleistungslaser nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Mikro­ wellenquelle zur Resonanzstruktur eine Koaxialleitung (66) geführt ist.

14. Hochleistungslaser nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandflächen (24′, 26′) als optisch reflektierte Wellenleiter­ flächen eines sich zwischen den Spiegeln (112, 114) im wesentlichen längs der Resonatorachse (120) er­ streckenden Wellenleiters (110) ausgebildet sind.

15. Hochleistungslaser nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator ein instabiler Resonator ist.

16. Hochleistungslaser nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasentladungs­ raum (18) von Lasergas durchströmt ist.

17. Hochleistungslaser nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Resonator in der Querrichtung (22) von Lasergas durchströmt ist.

18. Hochleistungslaser nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts des Resonators die mikrowellenangeregten Volumenbereiche (80) ange­ ordnet sind.

19. Hochleistungslaser nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem mikrowellenangeregten Volumenbereich (80) und dem Resonator ein mikrowellen­ anregungsfreier Zwischenraum liegt.

20. Hochleistungslaser nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator ein gefalteter Resonator ist.