WO1991003086A1 - Gaslaser - Google Patents

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WO1991003086A1
WO1991003086A1 PCT/DE1990/000621 DE9000621W WO9103086A1 WO 1991003086 A1 WO1991003086 A1 WO 1991003086A1 DE 9000621 W DE9000621 W DE 9000621W WO 9103086 A1 WO9103086 A1 WO 9103086A1
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WO
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gas
discharge space
laser according
mirror
laser
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Application number
PCT/DE1990/000621
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English (en)
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Inventor
Gerd Herziger
Peter Loosen
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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Publication date
Application filed by Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. filed Critical Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/0975—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser using inductive or capacitive excitation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02—Constructional details
    • H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/036—Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/07—Construction or shape of active medium consisting of a plurality of parts, e.g. segments
    • H01S3/073—Gas lasers comprising separate discharge sections in one cavity, e.g. hybrid lasers
    • H01S3/076—Folded-path lasers

Definitions

  • the invention relates to a gas laser, in particular carbon dioxide laser, with two coaxially arranged high-voltage electrodes, which enclose a gas discharge space through which gas flows, in particular a ring-shaped gas discharge space, at the ends of which folding fold mirrors are arranged, and which is arranged at one end the gas recirculation cooling duct is connected, which has at least one fan coaxial with the gas discharge space and at least one gas cooler coaxial with the gas discharge space.
  • Such a gas laser is known as a so-called MAGPIE laser.
  • a concentric gas cooler which forms the cooling channel with the housing.
  • axial fans both of which convey the gas back into the gas discharge space in the same direction, for which purpose they are each driven by a rotary drive mounted in the cover plate.
  • the end plates have folding mirrors on a radius that is smaller than the inner radius of the cooling channel.
  • the invention is based on the object of improving a gas laser with the features mentioned at the outset in such a way that it has a simplified structure with a reduced radial extension.
  • cooling channel serving the gas recirculation and having the gas cooler is arranged within the inner electrode, and that a radial fan is provided as the fan, the outer diameter of which is at most approximately equal to the diameter of the folding mirror.
  • the laser according to the invention is, in consequence of its simple configuration, particularly suitable for working together with other functional units that generate and / or influence laser radiation.
  • the two-shell structure of the gas laser enables radial radiation suppression and thus a compact arrangement of several laser or amplification units in the radial direction.
  • the gas laser is advantageously designed in such a way that a radial fan is present at both ends of the gas discharge space and is connected in terms of flow to the ends of the gas discharge space, and that the inner electrode has at least one gas outlet opening from which the gas to be cooled can be passed into the cooling channel and back flows to the blowers.
  • the gas flow can be directed from the ends of the gas discharge space towards the center thereof, so that both folding levels lie in the cooled gas flow, so that they can be optimally tempered.
  • both fans are in the cooled gas stream, which is advantageous for their storage.
  • the gas laser is designed in such a way that the radial fans are arranged outside the folding mirrors and are connected to the gas discharge space by means of a gas guide channel which surrounds the folding mirrors on the outside. In this way, the laser is enlarged radially only to the extent that is inevitable as a result of the radial extension of the gas guide channel.
  • a further reduction in the radial extent would be achievable by arranging the radial fans between a folding mirror and the gas discharge space within the beam path. This eliminates the external flushing of the folding mirrors, which are also flushed directly by the cooled gas, which is favorable with regard to their thermal load and can best contribute to ensuring that the folding mirrors are not impaired by the gas flow entrained particles can take place, which would be particularly large if the uncooled gas flow could reach the convolution mirror directly and thus contribute to blindness of these mirrors, particularly at high flow rates.
  • the gas laser is designed in such a way that each radial fan has a gas guide housing in which there is an internally conical gas guide ring which connects to the cooling channel of the inner electrode and which forms with the housing the gas guide channel of the fan which connects to the gas discharge space and in a circumferential recess has an annular folding mirror.
  • the gas guide housing and the gas guide ring are the most important components at the ends of the gas discharge space for designing the return of the gas from the cooling channel into the gas discharge space. They can be designed in accordance with the requirements for mechanical stability and optimal gas flow, with flow adaptation to the radial fan and the other internals on the side of the gas discharge space.
  • the gas laser is also designed such that the gas guide housing and its gas guide ring are each assembled with an electrode shielding gas tube which delimits the gas discharge space.
  • the gas guide housing, the resonator end mirror and the gas tubes forming the gas discharge space are a stable structural unit which is insensitive to interference.
  • the folding mirrors have internal recesses with an internal diameter corresponding approximately to the cooling channel diameter.
  • a compact connection of the gas guide ring to the gas tube delimiting the gas discharge space on the inside is possible.
  • each gas guide housing carries a resonator end mirror oriented towards the gas discharge space, and that its gas guide ring and the associated annular folding mirror are provided with beam passage openings.
  • a structurally simple design of the radial blower drive is achieved in that the radial blower is mounted in an end wall of the gas guide housing by a bearing shaft on which an electric motor acts. 5.
  • the Gas ⁇ laser is configured such that 'is arranged in the beam path iegel direction between the folding mirror and the gas guiding a transmitted from the latter ge strahlungsausblendender Lochsp.
  • the. Gas laser is formed such that it is achsparal l el ordered an ⁇ to at least one other laser or gain unit which additionally has a radial beam einblendenden a mirror.
  • the additional mirror and a masking mirror of the further reinforcement unit are advantageously arranged in the same gas guide housing, each behind a beam passage opening and with opposite inclinations.
  • the additional mirror and a Ausblendspiegel the further gain unit in demsel ⁇ b s gas guide housing are each behind a Strahl materiesöf f ⁇ voltage and arranged with opposite inclinations. It is d a ⁇ with possible to arrange a plurality of units, beispiels ⁇ example circular or spiral around a central laser around.
  • Fig.l a longitudinal section of a laser according to t he invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of a coexistence ⁇ arrangement of a gas laser unit and a Verstärkungs ⁇ .
  • the gas laser shown in FIG. 1 has a gas discharge space 10 which is present between two dielectric gas tubes 4, 6.
  • the gas pipes 4, 6 carry high-voltage electrodes 5, 7 on the inside and outside, which are used in the discharge space 10.
  • sensitive gas is excited by high-frequency electric fields.
  • the laser light resulting as a result radiates axially parallel to the longitudinal axis 28 of the laser on folding mirrors 3.11, which are spherical and are arranged such that the laser beam passes between the folding mirrors 3.11 back and forth across the entire gas discharge space 10 with beam path sections.
  • the beginning and end of this beam path 29 form end mirrors 1, 12 which limit the resonator path. Radiant energy is decoupled using a perforated mirror 14.
  • a gas guide housing 18 which is coaxially assembled with the gas tubes 4, 6.
  • the gas guide housing 18 consists, for example, of two halves which lie against one another with flanges 30 and are fastened to one another there by screwing.
  • the gas guide housing 18 encloses the aforementioned folding mirrors 3, 11, which are formed in one piece and whose outer diameter 17 corresponds approximately to the diameter of the outer electrode 7. This outer diameter 17 of the folding mirror 3, 11 is determined by the diameter size of the gas discharge space 10.
  • the folding mirrors 3.1-1 can have radial internal recesses 31, the diameter of which corresponds approximately to the cooling channel diameter k, that is to say the diameter of the cooling channel 15 which is located inside the interior ⁇ electrode 5 extends over its length.
  • the inner recesses 31 of the folding mirrors 3, 11 there is a comparatively large free diameter for the internal fittings serving the flow-free gas guidance in the area of the folding mirrors 3, 11.
  • a radial fan 13 and a gas guide ring 19 are provided in the interior of the gas guide housing 18.
  • the radial fan 13 consists of an impeller 32 mounted on a bearing shaft 27 between an end wall 18 'and the correspondingly adapted lower region of the gas guide ring 19.
  • the bearing shaft 27 is supported in the end wall 18' with a schematically illustrated bearing 33 and for example acted upon by an electric motor.
  • the on arrival drive of the impeller 32 pumped gas flows according to the arrow 34 radially into a gas guide channel 17, which is formed by the gas guide housing 18 and the gas guide ring 19.
  • the gas guide channel 17 directs the gas conveyed by the blower 13 axially back into the gas discharge space 10, according to arrow 9 past the folding mirrors 3, 11.
  • the gas guide ring 19 is constructed in two parts.
  • a ring-cylindrical part is assembled on the one hand with the gas pipe 4 and on the other hand with a ring part adapted to the impeller 32.
  • Both ring parts form a recess 22 for the folding mirror 3, 11 and conically delimit part of the gas circuit on the inside, which leads from the cooling channel 15 to the blower 13.
  • the folding mirrors 3, 11 are arranged on a plate, not shown, which is fastened to the gas guide housing 18 with schematically illustrated supports 35. These supports are arranged circumferentially at intervals so that the gas flow is not significantly impeded.
  • the gas guide ring 19 is also fastened to the gas guide housing 18 with corresponding supports 36.
  • the gas returned by the radial fan 13 through two partial circuits into the gas discharge space 10 flows through the gas discharge space 10 from its ends until the partial gas flows meet in the middle, where there are several gas outlet openings 16 in the inner electrode 5 and in the inner gas tube 4 which flows the heated gas into the cooling channel 15.
  • gas coolers 8 which are designed as heat exchangers and provide appropriate cooling of the gas.
  • the gas coolers 8 are connected in a manner not shown to a secondary cooling circuit of a coolant, for example to a water circuit.
  • the blowers 13 suck in the gas through the gas cooler 8 and convey it in the manner described.
  • the end mirrors 1, 12 are shown in FIG. 1 at a distance from the gas guide housings 18 in order to be able to recognize the functional elements better individually.
  • they are fastened, for example, directly to the end wall 18 ′ of the gas guide housing 18 and cover them Beam passage opening 20. So that the laser radiation is not hindered by the gas guide ring 19 and the folding mirror 3 or 11, these are provided with corresponding beam passage openings 20, 21.
  • the gas guide housing 18 on the right in FIG. 1 contains a perforated mirror 14 which is assembled with the gas guide ring 19.
  • the perforated mirror 14 is inclined at 45 ° against the beam passage opening 20 and its hole diameter is somewhat smaller than the diameter of this passage opening.
  • a corresponding radiation component falls onto the perforated mirror 14 and this blinds this radiation component vertically or radially outwards through masking openings 37, 38 of the gas guide ring 19 and the gas guide housing 18, the masking opening 38 being closed with solid material or with an aerodynamic window.
  • FIG. 2 shows a side-by-side arrangement of the gas laser of FIG. 1, shown in simplified form, with an amplification unit 23.
  • the perforated mirror 14 blocks laser radiation radially or transversely to the longitudinal axis 28 of the laser, which is faded into the amplification unit 23 with a radiation-inserting mirror 24 .
  • a Ausblendapt 25 of Amplifiers' rkungsein- unit 23 provides a "laser beam 26, which is either a mare ⁇ ren amplifying unit supplied, for example, or is used in a process Anlagen ⁇ .
  • ge Service ⁇ th combination therefore is in the with End mirrors 1, 12 of a unit provided with a resonator generates the laser radiation, which is only amplified in the amplifier unit 23. This unit is therefore unable to laser, since it has no resonator.
  • the invention serves to improve a gas laser in such a way that it has a simplified structure with reduced radial extension.

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Abstract

Gaslaser, insbesondere Kohlendioxidlaser, mit zwei gleichachsig angeordneten Hochspannungselektroden (5, 7), die einen gasdurchströmten, insbesondere ringspaltförmigen Gasentladungsraum (10) zwischen sich einschließen, an dessen Enden den Strahlengang vielfach faltende Faltungsspiegel (3, 11) angeordnet sind und der an einen der Gasrückführung dienenden Kühlkanal (15) angeschlossen ist, der mindestens ein mit dem Gasentladungsraum gleichachsiges Gebläse und mindestens einen mit dem Gasentladungsraum gleichachsigen Gaskühler (8) hat. Damit der Gaslaser baulich vereinfacht und radial mit geringen Abmessungen versehen werden kann, ist er so ausgebildet, daß der der Gasrückführung dienende und den Gaskühler (8) aufweisende Kühlkanal (15) innerhalb der Innenelektrode (5) angeordnet ist, und daß als Gebläse ein Radialgebläse (13) vorhanden ist, das im Außendurchmesser (16) höchstens etwa gleich dem Durchmesser (17) der Faltungsspiegel (3, 11) ist.

Description

Gaslaser
Technisches Gebiet Die Erfindung bezieht sich auf einen Gaslaser, insbeson¬ dere Kohlendioxidlaser, mit zwei gleichachsig angeordneten Hochspannungselektroden, die einen gasdurchströmten, insbeson¬ dere ringspaltförmigen Gasentladungsraum zwischen sich ein¬ schließen, an dessen Enden den Strahlengang vielfach faltende Faltungsspiegel angeordnet sind und der an einen der Gasrück¬ führung dienenden Kühlkanal angeschlossen ist, der mindestens ein mit dem Gasentladungsraum gleichachsiges Gebläse und min¬ destens einen mit dem Gasentladungsraum gleichachsigen Gasküh¬ ler hat.
Stand der Technik
Ein derartiger Gaslaser ist als sogenannter MAGPIE-Laser bekannt. In einem kreiszylindrischen Gehäuse mit an den Stirn¬ seiten vorgesehenen ebenen Abschlußscheiben ist der ringspalt- förmige Gasentladungsraum außen von einem konzentrischen Gas¬ kühler umgeben, der mit dem Gehäuse den Kühlkanal bildet. An '-den beiden Enden des Kühlkanals wirken konzentrisch angeordnete Axialgebläse, die das Gas beide in derselben Richtung zurück in den Gasentladungsraum fördern, wozu sie jeweils von einem in der Abschlußscheibe gelagerten Drehantrieb angetrieben werden. Die Abschlußscheiben tragen Faltungsspiegel auf einem Radius, der kleiner ist, als der Innenradius des Kühlkanals. Infolge¬ dessen ergibt sich ein radial vergleichsweise großer Aufbau mit aufwendigem Gebläseantrieb.
Darstellung der Erfindung Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gaslaser mit den eingangs genannten Merkmalen so zu ver¬ bessern, daß er einen vereinfachten Aufbau bei verringerter ra¬ dialer Erstreckung aufweist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der der Gasrückfüh¬ rung dienende und den Gaskühler aufweisende Kühlkanal innerhalb der Innenelektrode angeordnet ist, und daß als Gebläse ein Ra¬ dialgebläse vorhanden ist, das im Außendurchmesser höchstens etwa gleich dem Durchmesser der Faltungsspiegel ist.
Für die Erfindung ist von Bedeutung, daß bei einem Gasla¬ ser mit in den Laseraufbau integriertem Kühlkanal eine Gasrück¬ führung innerhalb der Innenelektrode erfolgt, welche auch den Gaskühler aufweist. In Verbindung mit diesem vereinfachten Auf¬ bau kann ein Radialgebläse verwendet werden, dessen oben ange¬ gebene Bemessung dazu beiträgt, daß es die radiale Erstreckung des Lasers nicht vergrößert. Der erfindungsgemäße Laser is -in¬ folge seines einfachen Auf aus insbesondere dazu geeignet, mit weiteren 'laserstrahlungserzeugenden und/oder beeinflussenden Funktionseinheiten zusammenzuarbeiten. Der zweischalige Aufbau des Gaslasers ermöglicht eine radiale Strahlungsausblendung und damit eine kompakte Anordnung mehrerer Laser- oder Verstär¬ kungseinheiten in radialer Richtung.
Aus der DE-PS 33 16 778 ist ein Gaslaser mit einer hohlzy- lindrischen Außenelektrode bekannt, dessen Innenraum eine Gas¬ zirkulation durch zwei Anschlußstutzen aufweist und in dessen Innenraum von einer Stirnseite her ein rohrförmiger Innenleiter hineinragt, der von einem dielekterischen Mantelrohr umschlos¬ sen ist, um mit dem rohrförmigen Innenleiter zugeführte Kühl¬ flüssigkeit zurückzuleiten. Es sind keinerlei Maßnahmen ent¬ nehmbar, der Gaszirkulation dienende Bauteile in die Laser¬ struktur zu integrieren. Auch über eine Integration des Kühl- flüssigkeitskreislaufs in die Laserstruktur ist dieser Druck- schrift nichts zu entnehmen. Die vorbeschriebene erfindungs¬ gemäße Gasrückführung und die damit verbundene Gebläseanordnung werden nicht angesprochen.
Vorteilhafterweise ist der Gaslaser so ausgebildet, daß an beiden Enden des Gasentladungsraums je ein Radialgebläse vorhanden und strömungsmäßig an die Enden des Gasentladungs¬ raums angeschlossen ist, und daß die Innenelektrode mindestens eine Gasauslaßöffnung hat, aus der das zu kühlende Gas in den Kühlkanal und zurück zu den Gebläsen strömt. Mit den beiden Ra¬ dialgebläsen läßt sich die Gasströmung von den Enden des Gas¬ entladungsraums zu dessen Mitte hin richten, so daß beide Fal¬ tungsspiegel im abgekühlten Gasstrom liegen, also optimal tem¬ periert werden können. Darüber hinaus liegen beide Gebläse im gekühlten Gasstrom, was vorteilhaft für deren Lagerung ist.
Damit die Faltungsspiegel möglichst nahe am Gasentladungs- rau angeordnet sind, wird der Gaslaser so ausgebildet, daß die Radialgebläse außerhalb der Faltungsspiegel angeordnet und mit¬ tels jeweils eines die Faltungsspiegel außen umschließenden Gasleitkanals an den Gasentladungsraum angeschlossen sind. Auf diese Weise wird der Laser radial nur soviel vergrößert, wie es infolge der radialen Erstreckung des Gasleitkanals unumgänglich ist.
Eine weitere Verminderung der radialen Erstreckung wäre dadurch erreichbar, daß die Radialgebläse jeweils zwischen einem Faltungsspiegel und dem Gasentladungsraum innerhalb des Strahlengangs angeordnet sind. Damit entfällt die außen erfol¬ gende Umspülung der Faltungsspiegel, die außerdem direkt durch das gekühlte Gas bespült werden, was im Hinblick auf deren wär¬ memäßige Belastung günstig ist und außerdem am besten dazu bei¬ tragen kann, daß keine Beeinträchtigung der Faltungsspiegel durch im Gasstrom mitgeführte Partikel erfolgen kann, die ins¬ besondere dann besonders groß wäre, wenn der ungekühlte Gas¬ strom direkt auf die Faltungsspiegel gelangen könnte und so insbesondere bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten zu einem Er¬ blinden dieser Spiegel beitragen würde. . In Ausgestaltung der Erfindung ist der Gaslaser so ausge¬ bildet, daß jedes Radialgebläse ein Gasleitgehäuse hat, in dem ein an den Kühlkanal der Innenelektrode anschließender, innen konischer Gasleitring vorhanden ist, der mit dem Gehäuse den an den Gasentladungsraum anschließenden Gasleitkanal des Gebläses bildet und in einer Umfangsausnehmung einen ringförmigen Faltungsspiegel aufweist. Das Gasleitgehäuse und der Gas¬ leitring sind die bedeutsamsten Bauteile an den Enden des Gas¬ entladungsraums zur Gestaltung der Rückführung des Gases aus dem Kühlkanal in den Gasentladungsraum. Sie können den Anforde¬ rungen an mechanische Stabilität und optimale Gasströmung ent¬ sprechend unter strömungsmäßiger Anpassung an das Radialgebläse und die weiteren Einbauten seitlich des Gasentladungsraums ge¬ staltet werden.
Der Gaslaser ist ferner so ausgebildet, da das Gasleit¬ gehäuse und sein Gasleitring jeweils mit einem den Gasentla¬ dungsraum begrenzenden, elektrodenabschirmenden Gasrohr zusam¬ mengebaut sind. Das Gasleitgehäuse, die Resonator-Endspiegel und die den Gasentladungsraum bildenden Gasrohre sind eine sta¬ bile Baueinheit, die störungsunempfindlich ist.
Im vorgenannten Sinne ist es beispielsweise vorteilhaft, daß die Faltungsspiegel Innenausnehmungen mit etwa dem Kühlka¬ naldurchmesser entsprechendem Innendurchmesser aufweisen. Es ist eine kompakte Verbindung des Gasleitrings mit dem den Gas¬ entladungsraum innen begrenzenden Gasrohr möglich.
Eine besonders einfache Ausgestaltung des Gaslasers ergibt sich hinsichtlich des Antriebs der Radialgebläse, da jedes Gas¬ leitgehäuse einen auf den Gasentladungsraum ausgerichteten Re¬ sonator-Endspiegel trägt, und daß es, sein Gasleitring und der zugehörige ringförmige Faltungsspiegel mit Strahldurch- trittsöffnungen versehen sind.
Eine baulich einfache Ausbildung des Radialgebläseantriebs wird dadurch erreicht, daß das Radialgebläse in einer Stirnwand des Gasleitgehäuses von einer Lagerwelle gelagert ist, an der ein Elektromotor angreift. 5 . Um Laserenergie einfach auskoppeln zu können, ist der Gas¬ laser derart ausgebildet, daß in Strahlengangrichtung zwischen dem Faltungsspiegel und dem Gasleitring ein vom letzterem ge¬ tragener strahlungsausblendender Lochsp'iegel angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Integration des Kühlkanals in die In¬ nenelektrode wird in vorteiϊhafterweise dazu verwendet, daß die Außenelektrode Hochspannungspotential hat und die Innenelek¬ trode mit dem Gasleitring potentialmäßig verbunden ist. Damit entfallen relativ aufwendige Hochspannungsdurchführungen in das Innere des Lasers, die vakuumfest sein müßten.
Im Sinne dieses radial kompakten Aufbaus mehrerer einhei- ten ist der. Gaslaser so ausgebildet, daß er achsparallel zu mindestens einer weiteren Laser- oder Verstärkungseinheit an¬ geordnet ist, die zusätzlich einen einen radialen Strahl einblendenden Spiegel hat. Vorteilhafterweise sind der zusätz¬ liche Spiegel und ein Ausblendspiegel der weiteren Verstär¬ kungseinheit in demselben Gasleitgehäuse jeweils hinter einer Strahldurchtrittsöffnung und mit entgegengesetzten Neigungen angeordnet. Vorteilhafterweise sind der zusätzliche Spiegel und ein Ausblendspiegel der weiteren Verstärkungseinheit in demsel¬ ben Gasleitgehäuse jeweils hinter einer Strahldurchtrittsöff¬ nung und mit entgegengesetzten Neigungen angeordnet. Es ist da¬ mit möglich, eine Vielzahl von Einheiten anzuordnen, beispiels¬ weise kreis- oder spiralförmig um einen zentralen Laser herum.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung darge¬ stellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
*
Fig.l einen Längsschnitt durch einen Laser gemäß der Erfindung, und
Fig.2 eine schematische Darstellung einer Nebeneinander¬ anordnung eines Gaslasers und einer Verstärkungs¬ einheit.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung Der in Fig.l dargestellte Gaslaser hat einen Gasentla¬ dungsraum 10, der zwischen zwei dielektrischen Gasrohren 4,6 vorhanden ist. Die Gasrohre 4,6 tragen innen bzw. außen Hochspannungselektroden 5,7, mit denen im Entladungsraum 10 be- findliches Gas durch hochfrequente elektrische Felder angeregt wird. Das infolgedessen entstehende Laserlicht strahlt achspa¬ rallel zur Längsachse 28 des Lasers auf Faltungsspiegel 3,11, die sphärisch ausgebildet und so angeordnet sind, daß der La¬ serstrahl zwischen den Faltungsspiegeln 3,11 hin- und hergehend den gesamten Gasentladungsraum 10 mit Strahlengangabschnitten durchsetzt. Anfang und Ende dieses Strahlengangs 29 bilden End¬ spiegel 1,12, welche die Resonatorstrecke begrenzen. Eine Aus¬ kopplung von Strahlungsenergie erfolgt mit einem Lochspiegel 14.
An den En.den des Gasentladungsraums 10 ist jeweils ein Gasleitgehäuse 18 vorhanden, welches mit den Gasrohren 4,6 ko¬ axial zusammengebaut ist. Das Gasleitgehäuse 18 besteht bei¬ spielsweise aus zwei Hälften, die mit Flanschen 30 aneinander- liegen und dort miteinander durch Verschraubung befestigt sind. Das Gasleitgehäuse 18 umschließt die vorgenannten Faltungsspie¬ gel 3,11, die einstückig ausgebildet sind und deren Außendurchmesser 17 etwa dem Durchmesser der Außenelektrode 7 Entspricht. Dieser Außendurchmesser 17 der Faltungsspiegel 3,11 ist durch die Durchmessergröße des Gasentladungsraums 10 be¬ stimmt. Da der Gasentladungsraυm 10 bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ringspaltförmig ist, können die Faltungs¬ spiegel.3,1-1 radiale Innenausnehmungen 31 haben, deren Durch¬ messer etwa dem Kühlkanaldurchmesser k entspricht, also dem Durchmesser des Kühlkanals 15, der sich innerhalb der Innen¬ elektrode 5 über deren Länge erstreckt. Infolge dieser Bemes¬ sung der Innenausnehmungen 31 der Faltungsspiegel 3,11 ist ein vergleichsweise großer freier Durchmesser für der strömungs- behinderungsfreien Gasführung dienende Inneneinbauten im Be¬ reich der Faltungsspiegel 3,11 vorhanden.
Im Inneren des Gasleitgehäuses 18 sind außer den Faltungs¬ spiegeln 3, 11 jeweils ein Radialgebläse 13 und ein Gasleitring 19 vorhanden. Das Radialgebläse 13 besteht aus einem auf einer Lagerwelle 27 gelagerten Gebläserad 32 zwischen einer Stirnwand 18' und dem entsprechend angepaßten unteren Bereich des Gas¬ leitrings 19. Die Lagerwelle 27 wird in der Stirnwand 18' mit einem schematisch dargestellten Lager 33 gelagert und bei¬ spielsweise von einem Elektromotor beaufschlagt. Das beim An- trieb des Gebläserades 32 geförderte Gas strömt entsprechend dem Pfeil 34 radial in einen Gasleitkanal 17, der von dem Gas¬ leitgehäuse 18 und dem Gasleitring 19 gebildet wird. Der Gas¬ leitkanal 17 lenkt das vom Gebläse 13 geförderte Gas axial zurück in den Gasentladυngsraum 10, gemäß Pfeii 9 vorbei an den Faltungsspiegeln 3,11.
Der Gasleitring 19 ist zweiteilig aufgebaut. Ein ringzy¬ lindrischer Teil ist einerseits mit dem Gasrohr 4 zusammenge¬ baut und andererseits mit einem an das Gebläserad 32 angepaßten Ringteil. Beide Ringteile bilden eine Ausnehmung 22 für die Faltungsspiegel 3,11 und begrenzen innen konisch einen Teil des Gaskreislaufs, der vom Kühlkanal 15 zum Gebläse 13 überleitet. Die Faltungsspiegel 3,11 sind auf einer nicht dargestellten Platte angeordnet, die mit schematisch dargestellten Stützen 35 am Gasleitgehäuse 18 befestigt ist. Diese Stützen sind um- fangsmäßig in Abständen angeordnet, so daß die Gasströmung nicht wesentlich behindert wird. Auch der Gasleitring 19 ist mit entsprechenden Stützen 36 am Gasleitgehäuse 18 befestigt.
Das vom Radialgebläse 13 durch zwei Teilkreisläufe in den Gasentladungsraum 10 zurückgeförderte Gas durchströmt den Gas¬ entladungsraum 10 von dessen Enden her bis die Gasteilströme in der Mitte zusammentre fen, wo in der Innenelektrode 5 und in dem inneren Gasrohr 4 mehrere Gasauslaßöffnungen 16 vorhanden sind, durch die das erwärmte Gas in den Kühlkanal 15 einströmt. Entsprechend den Pfeilen 9' wird das Gas in entgegengesetzten Richtungen durch Gaskühler 8 strömen, die als Wärmetauscher ausgebildet sind und für eine entsprechende Kühlung des Gases sorgen. Die Gaskühler 8 sind in nicht dargestellter Weise an einen sekundären Kühlkreislauf eines Kühlmittels angeschlossen, beispielsweise an einen Wasserkreislauf. Die Gebläse 13 saugen das Gas durch die Gaskühler 8 hindurch an und fördern es in der beschriebenen Weise.
Die -Endspiegel 1,12 sind in Fig.l im Abstand Von den Gas¬ leitgehäusen 18 dargestellt, um die Funktionselemente einzeln besser erkennen zu können. Sie sind bei einer praktischen Aus¬ führung des Gaslasers beispielsweise direkt an der Stirnwand 18' des Gasleitgehäuses 18 befestigt und überdecken deren Strahldurchtrittsoffnung 20. Damit die Laserstrahlung durch de Gasleitring 19 und den Faltungsspiegel 3 bzw. 11 nicht behin¬ dert wird, sind diese mit entsprechenden Strahldurchtrittsoff- nungen 20,21 versehen.
Das in Fig.l rechte Gasleitgehäuse 18 beinhaltet einen Lochspiegel 14, der mit dem Gasleitring 19 zusammengebaut ist. Der Lochspiegel 14 ist unter 45° gegen die Strahldurchtrittsoff nung 20 geneigt und sein Lochdurchmesser ist etwas kleiner als der Durchmesser dieser Durchtrittsöffnung. Infolgedessen fällt ein entsprechender Strahlungsanteil auf den Lochspiegel 14 und dieser blendet, diesen Strahlungsanteil vertikal bzw. radial nach außen durch Ausblendöffnungen 37,38 des Gasleitrings 19 und des Gasleitgehäuses 18 aus, wobei die Ausblendöffnung 38 mit Festkörpermaterial, oder mit einem aerodynamischen Fenster verschlossen ist.
Fig-__2 zeigt eine Nεbeneinanderanordnung des vereinfacht dargestellten Gaslasers der Fig.l mit einer Verstärkungseinheit 23. Der Lochspiegel 14 blendet Laserstrahlung radial bzw. quer zur Längsachse 28 des Lasers aus, die mit einem Strahlungsein¬ blendenden Spiegel 24 der Verstärkungseinheit 23 in letztere eingeblendet wird. Ein Ausblendspiegel 25 der Verstä'rkungsein- heit 23 liefert einen "Laserstrahl 26, der entweder einer weite¬ ren Verstärkungseinheit zugeleitet oder z.B. in einem Arbeits¬ verfahren eingesetzt wird. In der in Fig.2 beispielhaft gezeig¬ ten Kombination wird also in der mit Endspiegeln 1, 12 eines Re¬ sonators versehenen Baueinheit die Laserstrahlung erzeugt, die in der Verstärkereinheit 23 lediglich verstärkt wird. Diese Einheit vermag also nicht zu lasern, da sie keinen Resonator besitzt .
Gewerbliche Anwendbarkeit Die Erfindung dient dazu, einen Gaslaser derart zu verbessern, daß er einen verein¬ fachten Aufbau bei verringerter radialer Ersteckung aufweist.

Claims

Ansprüche
Gaslaser, insbesondere Kohlendioxidlaser, mit zwei gleich- achsig angeordneten Hochspannungselektroden, die einen gasdurchströmten, insbesondere ringspaltförmigen Gasentla¬ dungsraum zwischen sich einschließen, an dessen Enden den Strahlengang vielfach faltende Faltungsspiegel angeordnet sind und der an einen der Gasrückführung dienenden Kühl¬ kanal angeschlossen ist, der mindestens ein mit dem Gas¬ entladungsraum gleichachsiges Gebläse und mindestens einen mit dem Gasentladungsraum gleichachsigen Gaskühler hat, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der der- Gasrückführung dienende und den Gaskühler (8) aufweisende Kühlkanal (15) innerhalb der Innenelektrode (5) angeordnet ist, und daß als -Gebläse ein Radialgebläse (13) vorhanden ist, das im Außendurchmesser (16) höchstens etwa gleich dem Durchmesser (17) der Faltungsspiegel (3,11) ist.
Gasläser nach"Ans'pruch l, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß an beiden Enden des Gasentladungs¬ raums je ein Radialgebläse (13) vorhanden und strö-' mungsmäßig an die Enden des Gasentladungsraums (10) ange¬ schlossen ist, und daß die Innenelektrode (5) mindestens eine 'Gasauslaßöffnung (16) hat, aus der das zu kühlende Gas in den Kühlkanal (15) und zurück zu den Gebläsen (13) strömt.
Gaslaser nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß die Radialgebläse (13) außerhalb der'Faltungsspiegel (3,11) angeordnet und mit¬ tels jeweils eines die Faltungsspiegel (3, 11) "außen um¬ schließenden Gasleitkanals (17) an den Gasentladungsraum- (10) angeschlossen sind. 4. Gaslaser nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß die Radialgebläse (13) je¬ weils zwischen einem Faltungsspiegel (3,11) und dem Gas¬ entladungsraum (10) innerhalb des Strahlengangs angeordnet sind.
5. Gaslaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jedes Radialgebläse (13) ein Gasleitgehäuse (18) hat, in dem ein an den Kühlkanal (15) der Innenelektrode (5) anschließender, innen koni¬ scher Gasleitring (19) vorhanden ist, der mit dem Gehäuse (18) den an den Gasentladungsraum (10) anschließenden Gas¬ leitkanal (17) des Gebläses (13), bildet und in einer Um- fangsausnehmung (22) einen ringförmigen Faltungsspiegel (3,11) aufweist.
6. Gaslaser nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß das Gasleitgehäuse (18) und sein Gasleitring (19) jeweils mit einem den Gasentladungsraum (10) begrenzenden, elektrodenabschirmenden Gasrohr (4,6)
. zusammengebaut sind.
7. Gaslaser nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß die Faltungsspiegel (3,11) Innenaus¬ nehmungen (31) mit etwa dem Kühlkanaldurchmesser (k) ent¬ sprechendem Innendurchmesser aufweisen.
8. Gaslaser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jedes Gasleitgehäuse (18) einen auf den Gasentladungsraum ausgerichteten Resonator- Endspiegel (1,12) trägt, und daß es, sein Gasleitring (19) und der zugehörige ringförmige Faltungsspiegel mit Strahl¬ durchtrittsoffnungen (20,21) versehen sind.
9. Gaslaser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Radialgebläse (13) in einer Stirnwand (18') des Gasleitgehäuses (18) von einer Lagerwelle (27) gelagert ist, an der ein Elektromotor an¬ greift . 10. Gaslaser nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in Strahlengangrichtung zwischen dem Faltungsspiegel (3,11) und dem Gasleitring (19) ein von letzterem getragener strahlungsausblendender Lochspiegel (14) angeordnet ist.
11. Gaslaser nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Außenelektrode (7) . Hochspannungspotential hat und die Innenelektrode (5) mit dem Gasleitring (19) potentialmäßig verbunden ist.
12. Gaslaser nach einem der Ansprüche 1- bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß er achsparallel zu min¬ destens einer weiteren Laser- oder Verstärkungseinheit • (23) angeordnet ist, die zusätzlich einen einen radialen Strahl einblendenden Spiegel (24) hat.
13. Gaslaser nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß der zusätzliche Spiegel (24) und ein Ausblendspiegel (25) der v/eiteren Verstärkungseinheit (23.) in demselben Gasleitgehäuse (18) jeweils hinter einer Strahldurchtrittsoffnung (20) und mit entgegengesetzten Neigungen angeordnet sind.
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