NO753793L - - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrorer gasslasere. Nærmere bestemt vedrorer den spesielle geometriske gasslaserkonfigura-sjoner (især laserhylser) som er billige å fremstille og sammensette. Foreliggende oppfinnelse vedrorer også fremgangsmåte for å fremstille, sammensette,fabrikere og behandle slike laseranordninger, inklusive lasersystemer som innbefatter

slike anordninger.

Gasslasere er allment kjent innen den tidligere kjente teknikk. Det.skal vises til amerikansk patent 3 628 175 og 3 149 290.

Se også Douglas C. Sinclair og W. Earl Bell, Gas Laser Technology, Holt, Rinehart og Wilson, C. 1969.

En gasslaser innbefatter typisk et langstrakt, hult legeme som inneholder en hensiktsmessig gass og to laserspeil beliggende ved motstående ender av legemet. Pumpingsenergi innfores på hensiktsmessig måte i gassen, hvorved en populasjonsinvertering fås til å finne sted i denne. Forekomsten av denne invertering mellom laserspeilene med hensiktsmessig refleksjonsevne bringer en laseroscillasjon til å utvikles i gassen. Når laseren anvendes som en forsterker, kan alternativt det gassfylte legemet ganske enkelt avsluttes av vinduer som er gjennomsiktige for den bolgelengde som skal forsterkes.

Mange forskjellige pumpings-energikilder har vist seg å være hensiktsmessige for utlosning av laservirkning i gasslasere og er velkjent for dem som er erfarne på området.

En viktig måte å tilveiebringe pumpingsenergi på, er å utlose

en vekselstroms- eller likestroms-gassutladning i lasergassen. ,En annen måte er å belyse lasergassvolumet med elektromagnetisk i

stråling av en hensiktsmessig bolgelengde, slik som radio-f rekvensbolger, synlig lys eller gamma st rål ing. Enda en måte "1 er å utlose en hensiktsmessig kjemisk reaksjon i lasergassen. Ytterligere pumpningsfremgangsmåter er kjent for de erfarne på området. De fleste utforelsesformer angitt i denne beskrivelse vil især vedrorer en gasslaser-utforelsesform hvor en

elektrisk likestromsutladning bibeholdes i lasergassen. De — komponentkonfigurasjoner og fremstillingsmåter som vil bli •beskrevet her, kan imidlertid med fordel anvendes sammen med en mengde forskjellige slags pumpingsteknikker, og anvendelsen av slike alternative teknikker erpåtenkt ved anvendelsen av den foreliggende oppfinnelse.

En mengde,ulike gasser kan anvendes i gasslaserkonstruksjonen.

Som eksempel har fremgangsrike gasslasere blitt fremstilt med gassformer av i det minste folgende materialer, hver for seg eller i blandet kombinasjon: helium, neon, argon, krypton, xenon,oksyg.en, kvikksolv, kadmium,, karbondioksyd, karbonmonoksyd,. vann, natrium, kalium, cesium, kopper, gull, kalsium, strontium, tallium, karbon, kisel, tinn, bly, nitrogen, svovel, tellur, fluor, klor, jod, mangan, sink, bor, indium, germanium, fosfor, arsenikk, antimon, vismut, selen, CN, HBr, DBr, HC1, DC1, HF, DF, HD, D2, H2, NO, CS2, HCN, DCN, D20, H2S, N20, OCS, S02, CH3F, CH3OH, H2C:CHC1 og NH3«

En foretrukket gassblanding for visse anvendelser er helium-neon, hvor den typiske sammensetningen er ca. 75-95 atom-% helium og 25-5 atom-% neon. En særlig påtenkt komposisjon er 87,5 atom-% helium og 12,5 atom-% neon ved et trykk på omtrent 3 torr.

Laserspeilene bestemmer endene av det optisk ,aktive gassvolumet. Laserspeil må vanligvis ha en meget noyaktig overflatejevnhet, typisk perfekt innenfor omkring 0,1 bolgelengde av det synlige lyset. En mengde dielektriske belegg anbringes typisk på

speiloverflåtene for tilveiebringelse av en meget hoy refleksjonsevne, vanligvis 98,5 - 99,9 % for helium-neon-lasere, samtidig som en liten brokdel av innfallende stråling tillates å overfores med lite tap. Teknikken for laserspeilfrem-I stilling er allment kjent, og slike speil finnes kommersielt i

L.. J

tilgjengelige fra mange tilvirkere, slik som Specta-Physics of

Mountain View, California. Ved anvendelsen av den foreliggende: oppfinnelse er hensikten å benytte hvilke som helst av hensiktsmessige laserspeil hvor slike parametre som refleksjonsevne og krumningsradius skal bestemmes av lasergassens natur og av den spesielle anvendelsens krav. - Laserspeilene må vanligvis være noyaktig innrettet i forhold til hverandre og i forhold til laserboringens akse. En normal på speiloverflaten ved laserboringsaksen må typisk være innrettet innen en brokdel av et bueminutt i forhold til den ak-sen. Teknikker for å montere og innrette speiler innenfor denne toleranse er velkjente på området. Selv om det kan finnes spesielle speilmonterings- og innretningsteknikker som er uvanlig godt egnet for den her beskrevne type av laserkonstruksjo-ner, vil det vanligvis være mulig å tilpasse til den foreliggende type lasere en hvilken som helst monterings- eller inn-retningsteknikk som har vært anvendt sammen med tidligere teknikks rorformede gasslasere.

Endene av volumet fylt med lasergass kan være direkte avsluttet

av laserspeilene (den såkalte "internspeillaseren") eller kan være avsluttet av vakuumtette, optiske vinduer, som vanligvis er montert i Brewsters vinkel, med speilene beliggende utenfor vinduene ("eksternspeillaseren"). Det er også mulig å kon-struere en laser hvor en ende er speilavsluttet og den andre er vindusavsluttet.

Selv om de fleste eksempler gitt i denne beskrivelse er angitt i termer for kun en av disse tre former, er det klart at i nesten hvert tilfelle hvilken som helst av de tre ville være en mulig og potensiell anvendbar variant.

Et viktig element i et gasslaserrors konstruksjon er den fremgangsmåte og de materialer som anvendes for ved rorets glass-eller metallkonstruksjon å tilslutte eller feste speilene eller Brewster-vinduene, hvilke bestemmer endene av det optisk aktive utladningsvolum. Dette gjores typisk med epoxyharpikser. De kritiske kravene til tettingen er: 1. Den skal være ugjennomtrengelig for forurensende materiale, i

slik som vanndamp, fra den ytre omgivelse.

2. Den skal være hensiktsmessig for behandlingsomgivelsene, slik som hoy temperatur. 3. Den skal ikke avgi forurensende materiale i noen betydelig grad. 4. Den skal utgjore en tetning av hensiktsmessig, mekanisk holdbarhet.

Et materiale som vanligvis er blitt anvendt for å feste laserspeil, er epoxyharpiksen "Varian Torr-Seal (R)", hvilken påfores som en tynn streng rundt kanten av den del som skal forsegles. Andre forseglingsmåter og materialer er kjent for de erfarne

på området..Selv om visse av disse fremgangsmåter kan være spesielt egnet for den type lasere som foreliggende oppfinnelse omhandler, vil de fleste kjente speiltilslutningsfremgangsmåter være lett tilpassbare til åvirke sammen med disse lasere.

Foranstaltningene anvendt for fremstilling av laseranordningen bor være egnet til å fjerne alle betydelige forurensninger. Disse foranstaltninger innbefatter typisk evakuering, eventuelt ved en oket temperatur, samt gjennomforing av en serie ren-gjorende gassutladninger ved gjentatte gassfyllinger.

Når likestromsgassutladningslasere skal konstrueres, vil det være nodvendig med en katode og en anode.

Kald-katoder konstrueres typisk av aluminium, magnesium, zirko-nium eller legeringer av disse. Katoden må være behandlet for å hemme forstovningen. Fremstillingen av et tynt,forstov-nings-motstandsdyktig oksydlag over elektroden kan man få ved å gjennomfore en utladning i oksygenmellom katoden og en ekstra anode, slik det er beskrevet i f.eks. ^seksjon 7-3 av "Gas Laser Technology", Douglas C. Sinclair og W. Earl Bell (Holt, Rinehart og Winston, Inc., 1969). Kald-katoder av forskjellige andre slag, slik som flerkarbonatskatodene anvendt ved neonskilt, kan også anvendes. Ved en utforelsesform anvendes glodekatoder i gasslasere konstruert ifolge den foreliggende oppfinnelse. Liksom kald-katoder er glodekatoder for anvendelse i lasere vel kjent innen dette område av teknikken.

Kald-katodekonfigurasjoner er typisk hule. Den hule konfigura-sjonen anvendes på grunn av at den bestreber seg på å hemme de j dårlige virkningene av forstovning og resulterende gass-rengjoring samt på grunn av at den gir en kompakt struktur.

Anoden kan bestå av ét hvilket som helst hensiktsmessig, ledende materiale, som kan tåle de rengjoringsoperasjoner som

— vanligvis anvendes ved hoyvakuumteknikk.

I den tidligere teknikk som var spesiell for helium-neonlaser-fremstilling, er det vanlig praksis å fremstille laserkatoden av et stykke aluminiumsror. Det finnes flere medfolgende kostnader ved laserfremstilling ved anvendelse av en slik katode. For det forste er allment tilgjengelige aluminiumsror blitt fremstilt ved hjelp av en ekstruderingsfremgangsmåte som etter-later overflatelaget tilsmusset med slike materialer som smore-olje. Det kreves foranstaltninger for å fjerne den urene overflaten. Et eksempel på en hensiktsmessig fremgangsmåte for å fjerne overflatelaget er bearbeidelse til ren overflate ved anvendelse av vann som smoremiddel i stedet for skjæreolje. Det skal henvises til U. Hochuli, et al: "Gold Cathodes for He-Ne Gas Lasers", IEEE J. Quantum Electronics QE-3, 612-614 (nov. 1967).

En annen kostnad ved anvendelse av en aluminiumsrorkatode er det noe vanskelige organ som må anordnes for mekanisk å stotte katoden og elektrisk å koble den til atmosfæren utenfor laserhylsen. Ifolge f.eks. amerikansk patent 3 739 297 omfatter organet for elektrisk tilkobling og mekanisk stotte en stift som må varmeforsegles gjennom en glass-seksjon, hvor fjær-klemmer, sveisede metalltråder eller andre forbindelsesorgan tilveiebringer elektrisk forbindelse mellom stiften og katoden.

En gasslasers hylse er vanligvis konstruert av et slikt glass som borsilikat, f.eks. Kimble KG-33. Mange andre glass kan imidlertid anvendes så lenge varmeutvidelseskoeffisienten er hensiktsmessig for normale fremstillingstrinn og så lenge selve glassmaterialet ikke bidrar med uonskede mengder forurensninger til gassutladningen. Andre materialer, slik som metaller, plaster, keramikk, glass - keramikk osv., kan også :

benyttes. Plaster og andre materialer med hoye damptrykk er vanligvis blitt anvendt kun i lasere med st rommende gass, "i hvilke har tendens til å være mindre folsomme for forurensninger enn lukkede lasere, ettersom den stadige fornyelsen i en laser med strommende gass reduserer forurensningsnivåene. I denne beskrivelse vises det gjennomgående til anvendelsen av —- glass som grunnmateriale. Det er viktig å forstå at de beskrevne fremgangsmåtene og anordningskonfigurasjonene i nesten alle tilfeller kan tilpasses for anvendelse sammen med maskinbearbeidet eller presset keramikk, stopt plast eller et hvilket som helst annet isolerende materiale med hensiktsmessige for-andringer ved valg av tilslutningsmiddel, varmebehandling o.l.

Slaget av de nodvendige modifikasjoner er åpenbare for dé erfarne på området.

En vanlig måte for tilvirkning av en laserhylse har vært å flamme-bearbeide rorformede glasskomponenter. Et eksempel på

en slik laser er den gasslaser med en eneste boring som er beskrevet i amerikansk patent 3 739 297. Glassror har den fordel at de er av et relativt billig materiale, er lette å bearbeide til en mengde forskjellige konfigurasjoner og har et relativt medgjorlig materiale for å forme gasstette forseglinger. En ulempe med rorformede glasskonstruksjoner er den at disse anordninger er mer kostbare enn man kunne forvente når de fremstilles i store volum.

Mange av de glassrorslaseranordningsformer som vanligvis lages ved manuell flamme-bearbeidelse, ville være ganske kostbare eller helt umulige å fremstille med konvensjonelle hoykapasitets-glassbearbeidelsesmaskiner. Et eksempel.på en slik form er den vanlige "sidearms-laserkonstruksjonen", ved hvilken katoden og anoden er plassert i forlengelsesror eller kolber som er til-koblet ved siden av laserkapillar-roret. En sidearms-laserkonstruksjon av dette vanlige slag er illustrert i ovennevnte Gas Laser Technology, fig. 1-1.

Også de koaksiale formene, som er lettere å sette sammen i hoykapasitetsmaskiner (og som også har den fordel at den har i ikompakt konstruksjon for anvenderne), har en tendens til å bli noe kostbare på grunn av behovet for fremstilling av flere jvakuumtette forseglinger med relativt lav påkjenning og kravet j til å sammensette tre, fire eller flere rorformede komponenter med spesielt god koaksial innretning. Laserkapillar-roret må også bibeholde en hoy grad av retthet under alle oppvarmings-og avkjolingsoperasjonene som inngår i fremstillingen.

-"" Ved en annen kjent fremgangsmåte for laserkonstruksjon bores

en laserboring og dertil tilsluttende kanaler i en blokk av smeltet kvarts eller annet isolerende materiale, og separat fremstilte elektrodehylser forbindes med forbindelseskanalene. En slik laser er illustrert i H. G. van Bueren, et al, "A

small and stable continuous gas laser", Physics Letters 2, 340-341 (l.nov. 1962). Omkostningene ved å bore et hull i

glassmateriale kan være uokonomiske, især når hvert hulls dybde må være stort i forhold til dets diameter. Likeledes er kanskje fremstilling i stor skala ikke mulig.

De fleste laseranvendelser har innbefattet anvendelse av et relativt lite antall lasere. I den senere tid er det imidlertid innen innen teknikkens område gjort fremskritt som krever et relativt stort antall lasere. Et eksempel på en slik anvendelse er videoplaten med lang spilletid (VLP), hvilken sann-synligvis vil kreve at en helium-neonlaser med lav effekt mon-teres i en stor del av alle solgte televisjonsapparater. En annen slik anvendelse er den laserutrustede salgssted-avsokeren, som ved hjelp av en avsokende laserstråle tilveiebringer auto-matisk avlesing av identifikasjonslapper på supermarkedsvarer.

Med disse hoyvolumsanvendelser nær forestående vil utviklingen av lasere som kan fremstilles i store serier til lave omkost-ninger, bli vurdert hoyt.

I overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en ny gasslaser og en ny fremstillingsmåte for hoy pro-duksjon, som unngår mange av de kostnader som er forbundet med glassror-laserteknikken, rorformede metallkatoder og dermed rela-terte lavproduksjons-fremgangsmåter.

I Nærmere bestemt vedrorer foreliggende oppfinnelse en gasslaser-

i

I I

anordning som innbefatter en hylse, en katode, et laserende

gassvolum samt en anode, hvor hylsen er bestemt av i det minste!i to motstående substrater som er forbundet med hverandre, og hvor katoden, det laserende gassvolumet og anoden er beliggende i forskjellige hulrom i i det minste ett substrat slik at katoden, det laserende gassvolumet og anoden er felles innesluttet i hylsen i et integrert tilkoblingsforhold.

Ved forklaringen av oppfinnelsen vil det iblant være fordelaktig ikke å beskrive gasslaseren med hensyn til de faste fysiske komponentene som danner den, men med hensyn til de romvolum som kan være opptatt av gass, vakuum eller innforte objekter, og som er avgrenset av overflatene for laserhylsens fysiske komponenter. Det finnes vanligvis flere forbundne, konstituerende volumer i en gasslaser, hvilke hvert og ett har en eller "flere veldefinerte funksjoner. En vanlig likestroms-gl6de-utladningslaserhylse, som den fremstilt i Gas Laser Technology, fig. 1-1, kan eksempelvis tenkes å ha fem konstituerende volumer: et katodevolum hvis funksjon er å romme katode-elektroden og de deler av glode-utladningen som knytter seg til katoden (f.eks. den negative glodingen og det morke Faraday-rommet), et katode-tilknytningsvolum hvis funksjon er å lede utladningen fra katodevolumet til laserboringen, en laserboring (som i dette tilfelle er avgrenset av den indre overflaten hos et stykke kapillarror), hvis funksjon er å romme den positive soylen i hvilken laservirkningen skjer, et anodetilknytningsvol.um samt et anode-volum som skal romme anode-elektroden og de dertil tilkoblede

utladningssegmenter (f.eks. anodefallet hvis det forekommer).

Andre typer av gasslasere kan ha andre konstituerende volumer, men i de fleste tilfeller vil det være riktig at flere tydelig forskjellige romvolum når inn i laserkonstruksjonen, hvor hver og en av disse volumer har en spesiell arbeidsfunksjon.

I overensstemmelse med anvendelsen av den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes fremstillingsfremgangsmåter som muliggjor en okonomisk fremstilling av et flertall av en gasslasert konstituerende volumer ved at noen eller alle disse flertall

volumers grenseflater fremstilles i ett eneste materialstykke.

Det skal påpekes at det med konstituerende volumer ikke nodvendig-i vis menes rom hvis samtlige grenseflater er bestemt av faste

vegger. I anordningen vist i fig. 1-1 i Gas Laser Technology er eksempelvis katodevolumet åpent ved det punkt hvor katode-tilkoblingsroret er forenet med katodekolben. Det er ikke desto mindre klart for en erfaren på området at det rom som omsluttes av katodekolben (og omsluttet av et tenkt plan over

den kolbens ende der tilkoblingsroret når frem),er et igjen-— kjennelig separat område av laseranordningen med veldefinerte funksjoner. Det er ikke alltid et sporsmål om universale av-taler når det gjelder hvordan en gitt laseranordning best skal oppdeles i konstituerende volumer. For visse formål ville det f.eks. være hensiktsmessig å betrakte katodevolumet og katodetilknytningsvolumet som en eneste enhet. Det er ikke desto mindre klart for de erfarne på området at de fleste gasslasere har flere, igjenkjennelig distinkte, konstituerende volumer.

Selv om de fleste utforelsesformer her angis med hensyn til helium-neonlasere med glode- eller glimutladning og positiv soyle, hvilke typisk har katodevolumer, laserboringsvolumer, anode-volumer samt et eller flere tilknytningsvolumer, ligger mange andre slag lasere innenfor oppfinnelsens ramme, hvilke lasere krever andre konstituerende volumer som er velkjente for de erfarne på området. Som eksempel kan metalldamplasere innbefatte metallagrings og kondenseringsvolumer. Lasere som i uvanlige tilfeller utsettes for etteravgassing, kan innbefatte gasstankvolurner. Lasere som er utsatt for alvorlige, kata-foretiske virkninger,kan innbefatte returbanevolumer (analoge med de som illustreres i amerikansk patent 3 628 176). Getter-inneholdende volumer kan være innbefattet i mange forskjellige slags gasslasere for å oke motstandskraften mot forurensning ved langtidsdrift eller for å^ redusere de renhetskrav som ztilles til gassfyllingsstasjonen anvendt ved laserfremstilling. Avkjolingsmiddel-stromvolurner kan være anordnet i lasere som krever fjerning av overskuddsvarme.

Volumer kan være anordnet for innfbring av optiske elementer, slik som prismer, Brewster-vinduer, intensitets- eller fase-modulatorer, gitter, åpninger, linser, detektorer, interferens-!filtere, stråleoppdelere eller andre speiler utover de to som normalt kreves ved driften av en laser.

I<!>i Med en lasers hylse menes her den gasstette vegg som bestemmer periferien for laserens konstituerende volumer. Ved anvendelsen av den foreliggende oppfinnelse består hylsen av i det minste to motstående og elektrisk isolerende komponenter som er til-koblet, smeltet eller på annen måte bundet til hverandre for å — danne en gasstett struktur. I visse utforelsesformer betraktes imidlertid hylsen som ikke innbefattende speilene eller vinduene som avgrenser laserboringens ender, hvorved disse ende-avslutninger må forbindes med hylsen for å få en fullstendig gasstett struktur. Elektriske gjennomfbringer som leder elektrisk strbm fra hylsens innside til dens utside, betraktes likeledes vanligvis som ikke utgjbrende del av hylsen, men

heller som separate komponenter som går gjennom hylsen på gasstett måte.

I foreliggende oppfinnelse er det tenkt på flere grunnleggende, strukturelle utforelsesformer, som hver og en er spesielt egnet for hbyvolumsfremstilling. I en utforelsesform er ett eller flere av laserens konstituerende volumer skåret ut, presset, stbpt, maskinbearbeidet, slipt eller på annet måte dannet i en eneste overflate i ett substrat. Disse volumer tilknyttes siden ved tilkobling ved hjelp av et andre, plant substrat mot det utskårne substratet.

I en ytterligere utforelsesform er alle eller et flertall av laserens konstituerende volumer dannet ved- kombinasjonen av for-dypninger i de til hverandre passende overflatene for to kompo-nentsubstrater, hvor ingen av de til hverandre passende overflatene er helt flate. I dette alternativ kan det være slik at ingen av substratene har noen flat overflate.^

En annen utforelsesform kan beskrives som en "flerplatelaser". De ovre og nedre overflatene i alle eller et flertall av denne lasert konstituerende volumer er dannet av i det vesentlige plate overflater for ovre og nedre plater. Disse volumers sideflater er dannet av en eller et flertall plater av i det vesentlige samme tykkelse, hvilke er tilsluttet mellom de ovre

.og nedre platene.

! J

Mange åpenbare forbedringer av disse tre losninger er mulige, I og f ler enn en av dem kan benyttes i en eneste anordning. "~j Noen av de mulige variasjonene vil bli foreslått i det etterfolgende, og andre er åpenbare for de erfarne på området.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det etterfolgende under henvisning til medfolgende tegninger. Fig. 1 viser i utspilt skisse og i perspektiv en laser be-stående av to deler, hvilken laser er fremstilt ifolge den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 2 er et tverrsnittriss langs linjen 2-2 i fig. 1.

Fig. 3 viser i utspilt skisse og i perspektiv en laser be-stående av tre deler, hvilken laser er fremstilt ifolge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 4 er et perspektivriss av en utforelsesform av en katode-struktur.

I fig. 1 er et substrat 1 og en dekkplate 2 illustrert. Dekk-platen 2 inneholder en gassbehandlings-rortilkobling 3. Substratet 1 inneholder et katodevolum 4, en tilkoblingskanal 5, en laserboring eller et laserspor 6 samt en anodekanal 7.

Selv om gassbehandlings-rortilkoblingen 7 er vist forbundet med katodevolumet 4, vil det forstås av de erfarne på området at denne gassbehandlings-rortilkobling hensiktsmessig kan anbringes hvor som helst i anordningen for å innfore gass i katodevolumet, tilkoblingskanalen og laserboringen.

Selv om det ikke er vist i fig. 1, er det klart for de erfarne på området at en katode vil bli innfort i katodevolumområdet 4. Likeledes vil en anode bli innfort og vakuumtett forseglet i anodekanalen 7.

I fig. 2 vises i tverrsnittsriss.hele anordningen i fig. 1 i sammensatt orden.

!. J

I

Det er naturligvis kJart at laserhylsen ifolge den foreliggende

j~oppfinnelse kan konstrueres for mottakelse av konvensjonelle elektroder, slik som en metallstift-anode eller en katode i form av et hult ror. En katode av dette allmenne slag er illustrert i fig. 4. Et viktig særtrekk for den foreliggende oppfinnelse er imidlertid at de beskrevne laserhylsene lett

kan konstrueres for å motta overtrukne eller belagte elektroder, hvilket særtrekk ikke gjenfinnes ved konvensjonelle glassrors-laserhylser. For å fremstille katode- og anode-elektrodene

kan f.eks. et vakuum-fordampningssystem anvendes for å belegge de ovre og nedre lasersubstratene via en maske med et kromlag på flere hundre Å (for å virke som et adhesivt lag), etterfulgt av et aluminiumslag på ca. 10 000 Å. Masken begrenser avsetningen til områdene som etter anordningens forsegling skulle være katode- og anodevolurnene.

Det skal også påpekes at "tykkfilm-belegg" lett kan påfores. overflatene av laserkomponenter fremstilt ifolge den foreliggende oppfinnelse. Disse er typisk belegg av ledende eller isolerende materiale, som påfores i form av en oppslamming ved slike fremgangsmåter som sjablon-trykking, sedimentering eller påsproyting, hvoretter varmebehandling finner sted for å fjerne opplosningsmidler og forsterke materialet. T oykkfilm-belegg har tidligere vært benyttet ved gasslasere. Det skal vises til f.eks. K. G. Hernquist: "Low-radiation-noise He-Ne laser", RCA Review, september 1969, side 429ff, hvor et porost aluminiumsfor mettet med kalium anvendes for å danne en ledende katodeoverflate.

Det unike særtrekket med et tykkfilmbelegg, slik det er anvendt i en anordning ifolge den foreliggende oppfinnelse, er at åpen-heten og tilgjengeligheten for anordningen ifolge oppfinnelsen ville gjore anvendelsen av belegg spesielt liketil og okonomisk.

En fordel med de åpne, lett overtrukne strukturene ifolge oppfinnelsen er den at passiverende belegg lett kan påfores alle indre flater. Det ville eksempelvis være mulig å avsette fra dampfasen flere tusen Å tykke lag av aluminiumoksyd eller kisel-oksyd på alle indre flater av anordningen vist i fig. 1 for på-I foringen av metall-lag, slik at diffusjon av forurensninger j som er skadelige for laservirkningen, forhindres fra glass-substratet.

Anvendelsen av indre belegg i laserboringer har vært vist i

den tidligere kjente teknikk, f.eks. i amerikansk patent nr.

3 394 320. Det som ikke er vist, er påfbringen av slike be-

legg ved hjelp av slike metoder som elektronstrålefordampriing, som krever fri synslinje fra en kilde, eller påfbringen av et passiverende belegg på alle eller noen indre flater i en laser i den hensikt å forhindre emisjon av skadelige forurensninger fra disse flater.

Anvendelsen av slike passiverende lag gjor det mulig å over-

veie anvendelsen av slike materialer som form-innsprbytbare plast-typer for fremstilling av lasere, selv om de relativt hbye damptrykkene for slike materialer ville kunne gjore dem uegnet for anvendelse uten slike passiverende lag med unntak for spesielle typer av lasere, slik som lasere med strbmmende gass. Hvis et passiverende lag konstrueres (kanskje med et flertall del-lag, innbefattende to eller flere forskjellige materialer) for å oppvise tilstrekkelig lav porbsitet under alle de forhold laseren vil erfare, vil substratmaterialet på ingen måte vekselvirke med gassutladningen, og et hvilket som helst substratmateriale kan anvendes, hvilket materiales termiske, mekaniske og elektrisk isolerende egenskaper finnes hensiktsmessige. I virkeligheten skulle substratmateriale kunne være en leder, slik som invar eller aluminium, så lenge tilstrekke-lige, beskyttende isolasjonslag var anordnet i alle punkter for å unngå kortslutning av gassutladningen ved hjelp av substratmaterialet. Et aluminiumssubstrat kraftig eloksert på alle overflater ville således kunne være hensiktsmessig.

De spesielle fordeler ved å anvende et organisk termoplast-materiale for fremstilling av laserhylsen er: 1. Endelig innretning av laserspeilene ville kunne oppnås ved oppvarming av plasten inntil den ble noe mykere, deformering av hele anordningen eller en del av den for oppnåelse av speil-innretning, hvoretter plastmaterialet tillates å bli avkjblt.

En sammenlignbar innretningsmetode har vært anvendt med glass-laserhylser, men den hbye oppmykningstemperaturen for glass gjor

denne losning vanskelig i forbindelse med glass.

2. De forskjellige komponentene i en termoplast-laserhylse ville hensiktsmessig kunne varme-sveises av gasstette for-bindelser, hvorved behovet for et separat forseglingsmateriale elimineres.

Et annet eksempel på anvendelsen av indre belegg i en laserhylse fremstilt, ifolge den foreliggende oppfinnelse, er fremstillingen av ledende innlegg i laserboringen for å oke laser-effekten. Henvisning skal gjores til f.eks. Yu. G. Zakharenko og V. E. Privalov: "Oscillations in the discharge gap of He-Ne laser and their effect on the emission parameters", Opt. Spectrosc. 35, 434ff (okt. 1973). Zakharenko og Privalov viser at anvendelsen av metallringer som er atskilt inne en Ne-He-lasers positive soyle, kan oke ut-effekten. Den åpne struk-turen hos laseren ifolge oppfinnelsen ville gjore det meget okonomisk og enkelt å anordne slike innlegg enten ved å over-trekke boringens vegger eller ved å legge inn separate metall-ror for tillukkingen på den ovre platen. For å tilveiebringe elektrisk kontakt til disse ringer kunne om onskelig ytre til-koblinger kunne tilveiebringes med slike fremgangsmåter som de som er beskrevet ovenfor for anode- og katodetilkoblingene.

Ytterligere et annet mulig eksempel på anvendbarheten av inn-vendige belegg oppstår ved fremstillingen av edelgass-ione-lasere for hoy strom. En vanlig vanskelighet ved fremstillingen av slike lasere er den at laserboringen raskt eroderes av gnistutladningen. Man skal f.eks. vise til William Bridges: "Materials and Techniques for Gas Lasers", Proe. 9th IEEE

Conf. on Tube Techniques, 1968, side 117ff. Hvis boringen i

en slik laser ble frilagt i en konstruksjon ifolge den foreliggende oppfinnelse, ville det være enkelt å^ anbringe et meget holdbart,innvendig belegg ved en fremgangsmåte som flamme-påsproyting eller plasma-påsproyting. De substrater som skal overtrekkes, vil kunne velges med hensyn til de egenskaper de har når det gjelder varmeledningsevne, mens overtrekket vil kunne velges kun på grunnlag av evnen det har til å gi maksimal motstandskraft mot lysbue-erosjon.

En annen fordel med den type laserhylse som foreliggende opp finnelse vedrorer, er at mangesidigheten og noyaktigheten i laserboringsfremstillingen kan okes betydelig. Ved konvensjonelle, rorformede gasslasere hvor laserboringen er en seksjon av et kapillarror, blir det f.eks. relativt kostbart å

lage hull med mindre diameter enn 1,02 mm eller med mer noyaktig styrt diameter enn ±0,25 mm på grunn av de vanskeligheter som inngår ved noyaktig styring av trekke-foriopet. Hvis derimot boringen fremstilles ved bearbeiding av en glassplates overflate, f.eks. med et volframkarbid- eller diamant-slipehjul med en noe mindre tykkelse enn den onskede boringsbredden,

blir det enkelt å fremstille boringer med en storste dimensjon som er minst en faktor to mindre enn 1,02 mm, samt å styre boringsdimensjonen til<+>25 ym eller bedre.

En spesiell anvendelse av denne fordel vil ligge i fremstillingen av uvanlig korte helium-neon-lasere med relativt hoy effekt. Ettersom forsterkningen for disse lasere er kjent for å vært omvendt relatert til diameteren, vil tilgangen på små diame-tere muliggjore en omtrentlig tilpasning av ut-effektene til allerede foreliggende anordninger, mén med en laser av kortere lengde.

En annen anvendelse av denne fordel vil ligge i noyaktig•styring av transversale laseringsmoduser. Det er vanlig praksis å be-grense lasere til onskede arbeidsmoduser, f.eks. TEMQ0, ved å kontrollere storrelsen av den optisk begrensende åpningen i laserhulrommet. I mange tilfeller er denne åpning selve boringen. Tilgangen på okonomiske metoder for noyaktig kontroll av boringsdiameteren vil gjore det mer okonomisk å kontrollere noyaktig transversale lasermoduser.

Claims (19)

1.Gasslaseranordning, innbefattende en hylse, en katode, et laserende gassvolum samt en anode,karakterisertved at hylsen innbefatter i det minste to motstående substrater som er forbundet med hverandre, hvor katoden, det laserende gassvolumet og anoden er beliggende i forskjellige hulrom i i det minste ett substrat slik at katoden, det laserende gassvolumet og anoden er felles innesluttet i hylsen i et integrert forhold.

2. Anordning som angitt i krav 1,karakterisertved at den er fylt med en gassblanding som innbefatter helium og neon.

3. Anordning som angitt i krav 1,karakterisertved at den er fylt med en gassblanding som innbefatter en metalldamp.

4. Anordning som angitt i krav 3,karakterisertved at gassblandingen innbefatter helium og i det minste et av stoffene valgt fra Cd, Se, Te og Tl.

5. Anordning som angitt i krav 1,karakterisertved at katoden er et forformet legeme som består av alumi-niumsplate.

6. Anordning som angitt i krav 5,karakterisertved at katodens form vesentlig overensstemmer med katode-hulrommet i hylsen.

7. Anordning som angitt i krav 1,karakterisertved at katoden er et belegg på katodehulrommets indre vegger.

8. Anordning som angitt i krav 1,karakterisertved at anoden er et belegg på anodehulrommets indre vegger.

9. Gasslaseranordning, innbefattende i det minste en indre vegg som avgrenser et katodeområde,karakterisertved at katoden er fremstilt ved overtrekking av ledende materiale på i det minste en indre vegg i katodeområdet samt at hver vegg som omgir katodeområdet, er utformet slik at hver indre vegg for sammensetning er tilgjengelig for overtrekking ved hjelp av en anordning som krever en fri synslinje mellom overtrekkingskilden og overflatene som skal overtrekkes.

10. Gasslaserhylse, innbefattende et katodeområde, et laser-boringsområde og et anodeområde,karakterisertved at alle disse områder er avgrenset av rommet mellom et eneste nedre substrat og et eneste utskåret, ovre substrat, slik at hele hylsen er avgrenset av rommet mellom de to substratene.

11. Hylse som angitt i krav 10,karakterisertved at det andre substratet er hovedsakelig flatt.

12. Hylse som angitt i krav 10,karakterisertved at det nedre substratet er utskåret.

13. Gasslaserhylse, innbefattende et katodeområde, et laser-boringsområde og et anodeområde,karakterisertved at alle disse områder er avgrenset av en eneste, i det vesentlige flat, ovre plate, en eller flere med åpning for-synte eller i segmenter oppdelte, indre plater samt en eneste, i det vesentlige flat, nedre plate.

14. Gasslaserhylse, innbefattende et flertall konstituerende volumer,karakterisert vedat et flertall av disse konstituerende volumer er avgrenset av rommet mellom et eneste nedre substrat og et eneste ovre substrat, hvor et av eller begge substratene har utskårne konfigurasjoner i en eller flere av sine overflater.

15. Laserhylse, innbefattende et flertall konstituerende volumer,karakterisert vedat hvert og et av disse volumer er skapt ved å forene et flertall substrater av hvilke ett eller flere har en utskåret overflate.

16. Katodevolum for en gasslaser,karakterisertv e'd at den er laget ved å forbinde et flertall deler av hvilke i det minste en har en fordypning i sin overflate slik at fordypningen utgjor en del av den vegg som avgrenser katodevolumet.

17. Fremgangsmåte ved fremstilling av en gasslaseranordning som innbefatter en katode,karakterisert vedat katoden sjablon-trykkes.

18. Fremgangsmåte ved fremstilling av en gasslaseranordning som innbefatter en katode,karakterisert vedat katoden dannes ved avsetting av en tynn film fra dampfasen.

19. Fremgangsmåte ved fremstilling av en gasslaseranordning som innbefatter en katode,karakterisert vedat katoden dannes ved katodeforstovning.