DE7719239U1

DE7719239U1 - Gaslaser mit einem zylinderfoermigen entladungskolben

Info

Publication number: DE7719239U1
Application number: DE7719239U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-06-20
Filing date: 1977-06-20
Publication date: 1978-01-19
Also published as: JPS547895A; FR2395626A1; FR2395626B1; US4240045A; GB1582525A; JPS63132464U; NL7806600A

Description

Gaslaser mit einem zylinderförmigen Entladungsfeolben

Die !Teuerung "betrifft einen Gaslaser mit einem zylinderförmigen Entladungsko?.ben, der aus einem auf seinen "beiden Stirnseiten jeweils znit einer metallischen Kappe abgeschlossenen Glasmantel "besteht, mit einer zum Entladungskolben koaxial verlaufenden, im Kolbeninneren "befindlichen und dort von einer Kaltkathode umgebenen Kapillaren, die an ihrem einen Ende mit dem Entladungskolben in fester Verbindung steht und an mindestens einer weiteren Stelle federgestützt ist, und mit zwei Re sonator spiegeln, die jeweils von hinein rohrförmigen, jeweils einer der beiden Kappen von außen angesetzten Metallteil gehaltert sind, bei dem die Wandstärke zu Justierzwecken in einem Längenabschnitt geschwächt ist.

Koaxial aufgebaute Gaslaser mit Innenkapillare, die seit etwa 1974 bekannt sind (vergl. hierzu "Electronics" 47 (1974) 91,"Bauteilereport" U (1976) 1 oder DT-OS 26 04 740), haben sich auf dem Markt als außerordentlich erfolgreich erwiesen, ■ da ihr rotationssymmetrisch*^*, außen vollkommen glatter Kö'rpe: weitgehend automatisch gefertigt werden kann. He'-iTe-Laser dieser Konstruktion waren bisher allerdings auf eine Ausgangs-

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leistung von nur wenigen mW beschränkt, da eine Leistungssteigerung nur über eine Vergrößerung der Baulänge erfolgen kann. Ab einer kritischen Länge wird sich nämlich das Plasmarohr in Folge der Wärmeentwicklung derart stark durchbiegen, daß bei einer Bauweise, bei der die Kapillare unzugänglich ist und nachträglich nicht mehr korrigiert werden kann, die Leistung abfallen muß. Als Grenzwert hat man bisher eine Rohrlänge von etwa 40 cm angenommen; bei einem He-Ne-Laser ist diese Länge gleichbedeutend mit einer Ausgangsleistung von etwa 7 mW.

Zur Erzielung höherer Leistungen griff man daher im allgemeinen auf Laserversionen mit externen Spiegeln, also auf Ausführungen aus dem Frühstadium der Gaslaserentwicklung, zurück, die bekanntlich einen wesentlich komplizierteren Aufbau haben (Staubschutz für die Spiegel, Brewrter-Fenster etc.). Bislang hat man erst einmal den Versuch unternommen, die so vorteilhafte Bauweise mit Innenkapillare auch bei Gaslasern mit erhöhter Ausgangsleistung, also bei He-Ne-Lasern ab etwa 8 mW beizubehalten (Lasertypen LT-10 mit 10 mW Ausgangsleistung und LT-15 mit 15 mW Ausgangsleistung der Fa. CW Radiation). Bei dieser kommerziell erhältlichen Ausführung ist jedoch die Zylindersymmetrie aufgegeben worden (die Kathode befindet sich in einem Apendixgefäß) und besteht die Innenkapillare aus einzelnen Abschnitten, die jeweils von einer vom Glasmantel . ausgehenden Glasstützscheibe umfaßt sind. Es ist klar, daß auch eine solche Lösung mit einem kostspieligen Herstellungsaufwand belastet ist.

Es fehlt noch immer ein preiswerter Gaslaser mit einer relativ hohen Ausgangsleistung, eine Situation, die vor allem deshalb unbefriedigend ist, weil an solchen "Billig-Lasern", beispielsweise als Komponenten in nichtmechanischen Druckern, ein erheblicher, ständig zunehmender Bedarf besteht. Um diese Lücke zu schließen, insbesondere um einen He-He-Gaslaser mit einer Ausgangsleistung von mindestens 8 mW zu

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schaffen, der sich rationell herstellen läßt und dennoch über gute Kenndaten verfügt, wird neuerungsgemäß der im Anspruch 1 charakterisierte Gaslastertyp vorgeschlagen»

13s hat sich wider Erwarten herausgestellt, daß sich die Ausgangsleistung einer Koaxialausführung mit Innenkapillare in der Tat erheblich über den bisher vermuteten Maximalwert hinaus steigern läßt, und zwar dann, wenn die beiden Spiegel jeweils in an sich bekannter Weise in einem Metallteil mit einer abschnittsweise geschwächten Wandstärke gehaltert werden. Dies mag damit zusammenhängen, daß in diesem Pail die Spiegel im gezündeten, betriebswaraen Zustand exakt aufeinander ausgerichtet werden können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Neuerung, insbesondere Maßnahmen, die zur Erhöhung der mechanischen und thermischen Stabilität der Anordnung beitragen, sind Gegenstand weiterer Ansprüche.

Die Neuerung wird nun anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.

Der im Seitenschnitt dargestellte Gaslaser wird mit einem Helium-Neon-Gasgemisch betrieben, er ist für einen Laserdrucker vorgesehen und hat eine Ausgangsleistung von 10 mW. Sein Entladungskolben besteht im Einzelnen aus einem glatten zylindrischen Glasmantel 1, der an seinen beiden Enden mit je einer angeschmolzenen Metallkappe (bodenseitige Metallkappe 2, stirnseitige Metallkappe 3) vakuumdicht verschlossen ist. Der Glasmantel 1 umgibt konzentrisch eine auf ge trichterte und an ihrem bodenseitigen Ende angeschmolzene Glaskapillare Die Kapillare 4, die übrigens im Einzelfall auch, aus Keramik bestehen könnte, wird aus Stabilitätsgründen durch mindestens eine Feder 5 abgestützt. Beide Metallkappen des Entladungskolbens enthalten jeweils eine zentrale Öffnung, in die jeweils ein ebenfalls aus Metall bestehendes Teil (Spiegel-

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fassung 6,7) eingesetzt und festgelötet ist. Jede dieser Spiegelfassungen trägt ihrerseits einen Spiegellcörper 8,9 und steht mit ihm über ein Glaslot in hermetisch dichter Verbindung. Die Wandung jeder Spiegelfassung ist zu Justierzweckon in einer Zone in an sich bekannter Weise geschwächt und kann dort plastisch vesformt werden. Die stirnseitige Metallkappe nimmt neben der Spiegelfassung noch einen metallischen Pumpstengel 10 auf.

Als Kaltkathode 11 dient im vorliegenden EaIl ein gerolltes Al-Blech, das sich durch Federwirkung dem Glasmantel von innen anlegt. Dabei überlappen sich die Randzonen des Blechs längs einer Kolben-Mantellinie. Die Kathode ist über eine Zuleitung mit der stirnseitigen Metallkappe 3 verbunden, eine spezielle Kathodendurchführung entfällt. Als Anode dient die bodenseitige Spiegelfassung 6. Bei sorgfältigem Aufbau und genügend hoher Ausheiztemperatur ist ein Getter nicht unbedingt erforderlich.

Die gesamte Röhre ist koaxial aufgebaut, enthält keine eingeschmolzenen Kontaktstifte und kann daher auf Automaten gefertigt werden. Folgende Betriebsparameter könnten beispielsweise gewählt werden: Helium-Neon-Gemisch 6:1 bis 10:1, Fülldruck 1 bis 4 Torr, gesamte Länge 600 mm, Außendurchmesser des Mantels 40 mm, Durchmesser der Kapillarenbohrung etvia 1,9 mm, Zündspannung 8 bis 9 kV, Anodenspannung etwa 2,5 k^v, Anodenstrom 9mA, Vorwiderstand größer als etwa 60 kOhm, Ausgangs- : leistung etwa 10 mW.

Weitere Herstellungs- und Betriebseinzelheiten sind den ■ 30 deutschen Offenlegungsschriften 25 06 842 und 25 06 707 ι zu entnehmen.

Wollte man den Gaslaser vor einem ungleichmäßigen Wärmeaustausch mit der Umgebung, beispielsweise einem einseitig

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abkühlenden Seitenzug, schützen, so könnte er in einem geschlossenen Rohr untergebracht und dort mit zwei O-Ringen gehaltert werden.

Die Neuerung ist nicht auf das dargestellt Ausführungsbei»· spiel beschränkt. So können mit der geschilderten Laserausführung auch wesentlich höhere Ausgangsleistungen, beispielsweise ohne weiteres 25 mW, erzielt werden.

5 Schutzansprüche
1 Figur

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Claims

19 ZS?. 3 - 6 - 77 G 10 6 7 BRD S c_h_u_t_z_a_n_s_2_r_ü_c_h_e

1. Gaslaser mit einem zylinderförmigen Entladungskorben, der aus einem auf seinen beiden Stirnseiten jeweils mit einer metallischen Kappe abgeschlossenen Glasmantel besteht, mit einer zum Entladungskolben koaxial verlaufenden, im Korbeninneren befindlichen und dort von einer Kaltkathode umgebenen Kapillaren, die an ihrem eiüen Ende mit dem Entladungskolben in fester Verbindung steht und an mindestens einer weiteren Stelle federgestützt ist, und mit zwei Resonatorspiegeln, die jeweils von einem rohrförmigen, jeweils einer der beiden Kappen von außen angesetzten Mefcallteil gehaltert sind, bei dem die Wandstärke zu Jus ti erzwecken in einem Längenabschnitt geschwächt ist, dadurch gekenn zeichnet , daß der Glasmantel (i) mindestens 40 cm lang ist.

2. Gaslaser nsoh Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß der Glasmantel (1) mindestens 50 cm, insbesondere mindestens 60 cm lang ist.

_r 3. Helium-Neon-Gaslaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch j gekennzeichnet , daß er eine Ausgangsleistung von mindestens 10, insbesondere mindestens 15 mW hat.

4. Gaslaser mit einer Glaskapillaren, nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet daß die Wandstärke der Kapillaren (4) mindestens 3 mm beträgt.

5. Gaslaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r ch gekennzeichnet , daß der Glasmantel (1) einen Außendurchmesser von mindestens 35 mm hat.

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