[go: up one dir, main page]

WO2001011734A1 - Gaslaser - Google Patents

Gaslaser Download PDF

Info

Publication number
WO2001011734A1
WO2001011734A1 PCT/EP2000/007627 EP0007627W WO0111734A1 WO 2001011734 A1 WO2001011734 A1 WO 2001011734A1 EP 0007627 W EP0007627 W EP 0007627W WO 0111734 A1 WO0111734 A1 WO 0111734A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
laser
electrode
laser gas
discharge space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2000/007627
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Zeller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trumpf Lasertechnik GmbH
Original Assignee
Trumpf Lasertechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trumpf Lasertechnik GmbH filed Critical Trumpf Lasertechnik GmbH
Priority to EP00949463A priority Critical patent/EP1119888A1/de
Priority to JP2001516290A priority patent/JP2003506904A/ja
Priority to US09/807,049 priority patent/US6473445B1/en
Publication of WO2001011734A1 publication Critical patent/WO2001011734A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H01S3/038—Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a gas laser with a discharge space, in which at least one laser beam runs in the beam propagation direction, which flows with laser gas in the gas supply direction and laser gas in the gas discharge direction with laser gas and which is provided as a space between two mutually associated and for Electrode units for laser beam generation in the form of two electrode tubes, each of which forms an electrode surface extending in the direction of beam propagation and which have cross sections of different sizes, the electrode tube having a smaller cross section being arranged inside the electrode tube having a larger cross section, and the electrode electrode surfaces of the electrode tubes are spaced apart from one another transversely to the beam propagation direction.
  • Such a gas laser is known from EP-A-0 610 170.
  • the invention has set itself the goal of increasing the power and efficiency of conventional gas lasers.
  • the invention as claimed is based on the knowledge that the power and efficiency of a gas laser are dependent on the temperature of the laser gas in the discharge space to a large extent. If a limit temperature is exceeded, which is in the range of 200 to 300 ° C in the case of C0 2 lasers, the laser beam generation is severely impaired. The temperature of the laser gas in the discharge space must therefore be kept below the limit value mentioned.
  • the discharge space can be permanently supplied with relatively low temperature laser gas during gas laser operation, by means of which the temperature of the laser gas present in the discharge space is adjusted accordingly or by means of which laser gas heated in the course of the laser process is displaced from the discharge space.
  • the extent of the achievable cooling of the laser gas in the discharge space or the heat dissipation from the discharge space is proportional to the laser gas volume flow passing through the discharge space. This in turn depends on the flow velocity of the laser gas passing through the discharge space and the size of the flow cross-section available for the laser gas. Since, in the case of gas lasers of the type according to the invention, the extent of the discharge space in the direction of the beam propagation generally exceeds the extent of the discharge space transversely thereto, the laser gas to be discharged from the discharge space would have to travel a relatively long path with flow losses. Accordingly, the laser gas would be supplied to the discharge space with a relatively high flow rate. This would in turn be associated with high flow losses, which in turn would have negative consequences for the efficiency of the entire gas laser.
  • the flow path of the laser gas passing through the discharge space of the gas laser according to the invention is minimized in the interest of minimizing flow losses.
  • the flow cross-section is maximized when the discharge space is loaded with laser gas of a relatively low temperature. Due to the described design of gas lasers according to the invention, the entire lateral surfaces of the electrode tubes extending in the beam propagation direction can be available for the laser gas exchange. The laser gas exchange takes place with laser gas flowing through the electrode tubes.
  • Electrode tubes as described in claim 3 are particularly useful.
  • the sintered material opposes the laser gas with only a slight flow resistance, so that a slight pressure difference at the electrode tubes is sufficient to allow the laser gas to flow through them.
  • the large number of laser gas passages in the sintered material results in a flow cross section for the laser gas, which reaches half of the area of the electrode tubes which extends transversely to the gas supply direction. Due to their electrically conductive properties, the electrode tubes described in claim 3 can be used without further ado to generate the electrical field required for the laser gas discharge.
  • the sintered electrode tubes also act as a lamination grid, i.e. can serve as devices for generating a uniform laser gas flow.
  • Claim 4 relates to a gas laser according to the invention, the discharge space of which has at least one discharge space wall which is different from the electrode tubes and extends in the beam propagation direction. Effective enforcement the discharge space of such a gas laser with laser gas is guaranteed according to claim 4.
  • the material of the electrode tubes as such is not permeable to laser gas.
  • the laser gas permeability of the electrode tubes of the latter type of invention is caused by the slitting of the electrode tubes.
  • the electrode tubes can also be used to cool the laser gas in addition to generating the electric field for the laser gas discharge.
  • FIGS. 1 to 5 serve to explain the invention, which show schematically and by way of example embodiments of the gas laser according to the invention. All of the gas laser types presented are basically the same in structure and function.
  • FIG. 1 shows a gas laser of coaxial design with electrode units in the form of concentric electrode tubes 2, 3.
  • the latter are made of perforated sheet metal and form an annular space which serves as a discharge space 4.
  • the electrode tubes 2, 3 can consist of sintered metal.
  • the electrode tube 2 is laser gas permeable in the gas supply direction 5, the electrode tube 3 in the gas discharge direction 6.
  • laser gas is fed into a laser gas entry space 8, from where it flows in the gas supply direction 5 through the outer electrode tube 2 into the discharge space 4.
  • the heated laser gas thus displaced from the discharge space 4 passes through the inner electrode tube 3 in the gas discharge direction 6 and thereby arrives in a circular-cylindrical laser gas outlet space 9 inside the inner electrode tube 3.
  • the heated laser gas is drawn in by the laser gas pump 7.
  • Laser gas coolers 10, 11 required for processing the laser gas are switched into the lines via which the laser gas pump 7 is connected to the laser gas entry space 8 and the laser gas exit space 9.
  • laser gas coolers can be provided in the laser gas entry space 8 and in the laser gas exit space 9.
  • the laser gas flow generated by the laser gas pump 7 enters the laser gas entry space 8 before it enters the discharge space 4 through the electrode tube 2 which is permeable to laser gas in the gas supply direction 5.
  • the heated laser gas displaced from the discharge space 4 passes the laser gas cooler 11 with appropriate cooling and finally flows to the laser gas pump 7.
  • the laser beam generated in the discharge space 4 spreads in the axial direction of the discharge space 4 and thus parallel to the axis of the circular-cylindrical laser gas exit space 9. Accordingly, it is justified to assign one and the same reference number, in the present case reference number 12, to the axis of the laser gas exit space 9 and the beam propagation direction.
  • the electrode surfaces which are spaced apart from one another transversely to this direction and delimit the discharge space 4 of the gas laser 1, extend in the beam propagation direction 12.
  • a rear-view mirror and a coupling-out mirror of conventional design limit the discharge space 4 in its axial direction.
  • a high-frequency (HF) generator is connected to the electrode tubes 2, 3 as usual and applies a high-frequency alternating voltage to generate the laser beam.
  • the discharge space 4 can be effectively penetrated with laser gas in the shortest way, with low flow resistance and with low flow speed.
  • the laser gas temperature in the interior of the discharge space 4 can consequently, with good efficiency of the overall arrangement, be set to a level at which a high laser power is guaranteed.
  • the laser gas flow from the laser gas entry space 8 through the discharge space 4 into the laser gas exit space 9 can also be accomplished by means of a medium flowing in the laser gas exit space 9 in the axial direction, which flows through the electrode tubes 2, 3 in the manner of a water jet pump through, in Figure 1 from the outside inwards.
  • a coaxial type gas laser namely a gas laser 21, is also shown in FIG.
  • a discharge space 24 is formed on an annular space-like space between electrode inserts. units in the form of coaxial electrode tubes 22, 23. These are sintered metal pipes.
  • the outer electrode tube 22 is permeable to laser gas in the gas supply direction 5, the inner electrode tube 23 in the gas discharge direction 6.
  • On the outer wall of the electrode tube 22 runs a coolant-carrying cooling end 33, correspondingly on the inner wall of the electrode tube 23 a coolant-carrying cooling coil 34.
  • the laser gas circulation takes place as described above for FIG. 1.
  • a laser gas pump 27 in the form of a radial fan, laser gas is pressed into a laser gas inlet space 28 inside a gas laser housing 35.
  • the laser gas passes through the outer electrode tube 22 in the gas supply direction 5 and thereby enters the discharge space 24.
  • heated laser gas flows from the discharge space 24 in the gas discharge direction 6 through the inner electrode tube 23 into a laser gas exit space 29 and becomes open cooled its way by means of the cooling coil 34.
  • the laser gas is finally sucked out of the laser gas exit space 29 by means of the laser gas pump 27 in the axial direction of the laser gas exit space 29.
  • a laser beam is indicated by dash-dotted lines in FIG.
  • the beam propagation direction 12 is defined by a rearview mirror 36 and a coupling mirror 37.
  • the path of the laser beam in the interior of the discharge space 24 is shown in detail in FIG. 2a.
  • This beam path is made possible by the design of the rear-view mirror 36 and coupling-out mirror 37.
  • the rear-view mirror 36 thus has a conical mirror surface in a known manner; the mirror surface of the coupling-out mirror 37 extends helically around the imaginary axis of the discharge space 24, indicated by dash-dotted lines in FIG. 2a, and increases in the direction of this axis.
  • gas lasers of coaxial design namely a gas laser 41 and a gas laser 61, are partially shown in FIGS. 3 and 4.
  • an annular space-like discharge space 44 is delimited by electrode units in the form of electrode tubes 42, 43.
  • the electrode tubes 42, 43 made of rolled metal are slotted in a helical manner and, due to this slitting, are permeable to laser gas in the gas supply direction 5 or in the gas discharge direction 6.
  • the material of the electrode tubes 42, 43 as such is not permeable to laser gas.
  • a discharge space 64 of the gas laser 61 is delimited by electrode units in the form of concentric coolant-carrying cooling coils, which form electrode units in the manner of electrode tubes 62, 63.
  • Electrode surfaces 78, 79 are in the form of the discharge chamber 64 wall parts of the electrode tubes 62, 63 provided.
  • the laser gas permeability of the outer electrode tube 62 in the gas supply direction 5 and of the inner electrode tube 63 in the gas discharge direction 6 arises on account of the distances between the helical paths of the electrode tubes 62, 63 which are adjacent to one another.
  • the electrode tubes 62, 63 can also be used Use the generation of the electric field for the laser gas discharge also for cooling the laser gas.
  • electrode tubes formed from perforated sheet metal can also be used.
  • FIG. 5 relates to a gas laser 81 with a discharge space 84, which is delimited by concentric discharge space walls 100, 101 made of dielectric material and extending in the beam propagation direction 12.
  • the discharge space walls 100, 101 are seated on electrode tubes 82, 83, which are designed corresponding to the electrode tubes 42, 43 according to FIG. 3. Accordingly, the electrode tubes 82, 83 are also slotted in a helical manner.
  • the discharge space walls 100, 101 are slit in a helical manner, which consequently form helical laser gas passages 102, 103.
  • Laser gas is fed into the discharge space 84 by means of a laser gas pump of the type described above.
  • the laser gas flows over a guide grid 104 arranged upstream of the electrode tube 82, which serves as a device for uniform distribution of the laser gas flowing in the gas supply direction 5 onto the helical slot of the electrode tube
  • a laser gas cooler is downstream of the electrode tube
  • a branching gas supply line can also be provided as a device for the uniform distribution of the laser gas supplied to the discharge space 84.
  • a branched gas supply line like the guide vane 104 shown in FIG. 5, causes a uniform laser gas flow in the interior of the discharge space 84 transversely to the beam propagation direction 12.
  • the displaced laser gas leaves the discharge space 84 through the helical laser gas passage 103 of the discharge space wall 101 and through the helical electrode tube 83 slit-shaped
  • the heated laser gas is finally drawn off from the inside of the electrode tube 83 by means of the laser gas pump (not shown) and with cooling on the laser gas cooler provided downstream of the electrode tube 83.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

Ein Gaslaser (1) weist einen Entladungsraum (4) auf, der zwischen zwei Elektrodenrohren (2, 3) mit unterschiedlich grossen Querschnitten angeordnet ist und in dem wenigstens ein Laserstrahl in Strahlausbreitungsrichtung (12) verläuft. Dabei ist eines (2) der Elektrodenrohre (2, 3) in Gaszufuhrrichtung (5) quer zu der Strahlausbreitungsrichtung (12) und das andere Elektrodenrohr (3) in Gasabfuhrrichtung (6) quer zu der Strahlausbreitungsrichtung (12) lasergasdurchlässig. Der Entladungsraum (4) wird durch das erstgenannte Elektrodenrohr (2) hindurch mit Lasergas beschickt, durch das zweitgenannte Elektrodenrohr (3) hindurch wird Lasergas aus dem Entladungsraum (4) abgeführt.

Description

Gaslaser
Die Erfindung betrifft einen Gaslaser mit einem Entladungsraum, in welchem wenigstens ein Laserstrahl in Strahlausbreitungs- richtung verläuft, welcher unter Beschicken mit Lasergas in Gaszufuhrrichtung sowie unter Abfuhr von Lasergas in Gasabfuhrrichtung mit Lasergas geströmt ist und welcher vorgesehen ist als Zwischenraum zwischen zwei einander zugeordneten und zur Laserstrahlerzeugung dienenden Elektrodeneinheiten in Form zweier Elektrodenrohre, die jeweils eine sich in Strahlausbreitungsrichtung erstreckende Elektrodenfläche ausbilden und die unterschiedlich große Querschnitte aufweisen, wobei das Elektrodenrohr kleineren Querschnittes innerhalb des Elektrodenrohres größeren Querschnittes angeordnet ist und wobei die Elek- trodenflachen der Elektrodenrohre quer zu der Strahlausbreitungsrichtung voneinander beabstandet sind.
Ein derartiger Gaslaser ist bekannt aus EP-A-0 610 170.
Leistung und Wirkungsgrad der Gaslaser herkömmlicher Bauart zu erhöhen, hat sich die Erfindung zum Ziel gesetzt.
Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch die •Merkmalskombination von Patentanspruch 1. Die anspruchsgemäße Erfindung setzt an der Erkenntnis an, dass Leistung und Wirkungsgrad eines Gaslasers in starkem Maße von der Temperatur des in dem Entladungsraum befindlichen Lasergases abhängig sind. Bei Überschreiten einer Grenztemperatur, die im Falle von C02-Lasern im Bereich von 200 bis 300° C liegt, ist die Laserstrahlerzeugung stark beeinträchtigt . Die Temperatur des Lasergases im Entladungsraum ist folglich unterhalb des genannten Grenzwertes zu halten. Zu diesem Zweck kann der Entladungsraum während des Gaslaserbetriebes permanent mit Lasergas verhältnismäßig niedriger Temperatur beschickt werden, mittels dessen die Temperatur des im Entladungsraum anstehenden Lasergases entsprechend eingestellt bzw. mittels dessen im Laufe des Laserprozesses erhitztes Lasergas aus dem Entladungsraum verdrängt wird. Das Ausmaß der erzielbaren Kühlung des Lasergases im Entladungsraum bzw. der Wärmeabfuhr aus dem Entladungsraum ist proportional zu dem den Entladungsraum durchsetzenden Lasergas-Volumenstrom. Dieser wiederum hängt ab von der Strömungsgeschwindigkeit des den Entladungsraum durchsetzenden Lasergases sowie von der Größe des für das Lasergas zur Verfügung stehenden Strόmungsquer- schnittes . Nachdem im Falle von Gaslasern der erfindungsgemäßen Art die Erstreckung des Entladungsräumes in Strahlausbreitungs- richtung die Erstreckung des Entladungsräumes quer dazu in der Regel erheblich übersteigt, hätte das aus dem Entladungsräum abzuführende Lasergas in Strahlausbreitungsrichtung einen verhältnismäßig langen, mit StrömungsVerlusten behafteten Weg zurückzulegen. Dementsprechend wäre das Lasergas dem Entladungs- räum mit einer verhältnismäßig hohen Strömungsgeschwindigkeit zuzuführen. Damit aber wären dann wiederum hohe Strömungsverluste verbunden, die ihrerseits negative Folgen für den Wirkungsgrad des gesamten Gaslasers hätten. Gemäß Patentanspruch 1 nun wird zum einen der Strömungsweg des den Entladungsräum erfindungsgemäßer Gaslaser durchsetzenden Lasergases im Interesse möglichst geringer Strömungsverluste minimiert. Zum anderen wird der Strömungsquerschnitt beim Beschicken des Entladungs- raumes mit Lasergas relativ niedriger Temperatur maximiert. Aufgrund der beschriebenen Ausbildung erfindungsgemäßer Gaslaser können für den Lasergasaustausch die gesamten Mantelflächen der sich in Strahlausbreitungsrichtung erstreckenden Elektrodenrohre zur Verfügung stehen. Der Lasergasaustausch erfolgt unter Durchströmen der Elektrodenrohre mit Lasergas.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen. Das kennzeichnende Merkmal von Patentanspruch 2 dient der Erzeugung einer über das betreffende Elektrodenrohr gleichförmigen Lasergasströmung.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist die Ausbildung der lasergasdurchlässigen Elektrodenrohre erfindungsgemäßer Gaslaser. Besonders zweckmäßig sind Elektrodenrohre, wie sie in Patentanspruch 3 beschrieben sind. Der gesinterte Werkstoff setzt nämlich dem Lasergas einen lediglich geringen Strömungswiderstand entgegen, sodass ein geringfügiger Druckunterschied an den Elektrodenrohren ausreicht, um das Lasergas durch diese hindurch strömen zu lassen. Die Vielzahl der Lasergasdurchlässe in dem gesinterten Material ergibt einen Strδmungsquerschnitt für das Lasergas, der an die Hälfte der sich quer zu der Gaszufuhrrichtung erstreckenden Fläche der Elektrodenrohre heranreicht. Aufgrund ihrer elektrisch leitenden Eigenschaften lassen sich die in Patentanspruch 3 beschriebenen Elektrodenrohre ohne weiteres zur Erzeugung des für die Lasergasentladung erforderlichen elektrischen Feldes verwenden. Von besonderem Vorteil ist der Umstand, dass die gesinterten Elektrodenrohre zugleich als Laminierungsgitter, d.h. als Einrichtungen zur Erzeugung einer gleichförmigen LasergasStrömung, dienen können.
Patentanspruch 4 betrifft einen erfindungsgemäßen Gaslaser, dessen Entladungsraum wenigstens eine von den Elektrodenrohren verschiedene und sich in Strahlausbreitungsrichtung erstreckende Entladungsraumwandung aufweist. Ein wirksames Durchsetzen des Entladungsräumes eines derartigen Gaslasers mit Lasergas ist gemäß Patentanspruch 4 gewährleistet.
Im Falle der Erfindungsbauart nach Patentanspruch 5 ist der Werkstoff der Elektrodenrohre als solcher nicht lasergasdurchlässig. Die Lasergasdurchlässigkeit der Elektrodenrohre der letztgenannten Erfindungsbauart wird bewirkt durch die Schlitzung der Elektrodenrohre.
Im Falle des Gaslasers nach Patentanspruch 6 lassen sich die Elektrodenrohre außer zur Erzeugung des elektrischen Feldes für die Lasergasentladung auch zur Kühlung des Lasergases nutzen.
Der Erläuterung der Erfindung dienen die nachstehenden Figuren 1 bis 5, welche schematisiert und beispielhaft Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gaslasers zeigen. Alle vorgestellten Gaslaserbauarten stimmen dabei in Aufbau und Funktion grundsätzlich miteinander überein.
Mit einem Gaslaser 1 zeigt Figur 1 einen Gaslaser koaxialer Bauart mit Elektrodeneinheiten in Form konzentrischer Elektrodenrohre 2, 3. Letztere sind aus gelochtem Blech gefertigt und bilden einen ringartigen Zwischenraum aus, der als Entladungsraum 4 dient. Alternativ können die Elektrodenrohre 2, 3 aus gesintertem Metall bestehen. Das Elektrodenrohr 2 ist in Gaszufuhrrichtung 5, das Elektrodenrohr 3 in Gasabfuhrrichtung 6 lasergasdurchlässig. Mittels einer Lasergaspumpe 7 wird Lasergas in einen Lasergaseintritts- räum 8 aufgegeben, von wo aus es in Gaszufuhrrichtung 5 durch das äußere Elektrodenrohr 2 hindurch in den Entladungsraum 4 einströmt . Das dadurch aus dem Entladungsräum 4 verdrängte erhitzte Lasergas durchsetzt das innere Elektrodenrohr 3 in Gas- abfuhrrichtung 6 und gelangt dabei in einen kreiszylindrischen Lasergasaustrittsraum 9 im Innern des inneren Elektrodenrohres 3. Von dort aus wird das erhitzte Lasergas durch die Lasergaspumpe 7 angesaugt. Zur Aufbereitung des Lasergases benötigte Lasergaskühler 10, 11 sind in diejenigen Leitungen eingeschaltet, über welche die Lasergaspumpe 7 an den Lasergaseintritts- räum 8 sowie den Lasergasaustrittsraum 9 angeschlossen ist. Alternativ oder ergänzend können Lasergaskühler in dem Lasergas- eintrittsraum 8 sowie dem Lasergasaustrittsraum 9 vorgesehen sein. In den Lasergaseintrittsraum 8 gelangt der mittels der Lasergaspumpe 7 erzeugte Lasergasstrom nach Passieren des Lasergaskühlers 10 und damit verbundener Abkühlung, ehe er durch das in Gaszufuhrrichtung 5 lasergasdurchlässige Elektrodenrohr 2 in den Entladungsraum 4 eintritt . Das aus dem Entladungsraum 4 verdrängte erhitzte Lasergas passiert unter entsprechender Abkühlung den Lasergaskühler 11 und strömt schließlich der Lasergaspumpe 7 zu. Der in dem Entladungsräum 4 erzeugte Laserstrahl breitet sich in axialer Richtung des Entladungsraumes 4 und somit parallel zur Achse des kreiszylinderischen Lasergasaustrittsraumes 9 aus. Dementsprechend ist es gerechtfertigt, der Achse des Lasergasaustrittsraumes 9 sowie der Strahlausbreitungsrichtung ein und dasselbe Bezugszeichen, vorliegend das Bezugszeichen 12, zuzuordnen. In Strahlausbreitungsrichtung 12 erstrecken sich die quer zu dieser Richtung voneinander beabstandeten und den Entladungsraum 4 des Gaslasers 1 begrenzenden Elektrodenflächen. Ein Rückspiegel sowie ein Auskoppelspiegel herkömmlicher Bauart begrenzen den Entladungsräum 4 in dessen axialer Richtung. Ein Hochfrequenz (HF) -Generator ist wie üblich an die Elektrodenrohre 2 , 3 angeschlossen und legt an diese eine hochfrequente WechselSpannung zur Erzeugung des Laserstrahls an.
Aufgrund der beschriebenen Lasergasdurchlässigkeit der Elektrodenrohre 2, 3 in Gaszufuhrrichtung 5 bzw. in Gasabfuhrrichtung 6 kann der Entladungsräum 4 auf kürzestem Wege, mit geringem Strömungswiderstand und mit geringer Strömungsgeschwindigkeit wirksam mit Lasergas durchsetzt werden. Die Lasergastemperatur im Innern des Entladungsräumes 4 lässt sich folglich bei gutem Wirkungsgrad der Gesamtanordnung auf einem Niveau einstellen, bei welchem eine hohe Laserleistung gewährleistet ist.
Der besondere Nutzen von in Gaszufuhrrichtung bzw. in Gasabfuhrrichtung quer zu der Strahlausbreitungsrichtung lasergasdurchlässigen Elektrodenrohren im Falle koaxialer Gaslaser der in Figur 1 gezeigten Art resultiert daraus, dass der Entladungsraum derartiger Gaslaser, wie auch der Entladungsräum 4 gemäß Figur 1, bei relativ großer axialer Erstreckung in radialer Richtung häufig relativ eng ist. Infolgedessen würde im Innern des Entladungsräumes einer Lasergasströmung in Strahlausbreitungsrichtung ein erheblicher Strδmungswiderstand entgegengesetzt. Bei Querströmen koaxialer Gaslaser, wie es im Falle des Gaslasers 1 nach Figur 1 verwirklicht ist, steht dem Lasergas an beiden Elektrodenrohren ein großer Strδmungsquerschnitt zur Verfügung, wobei gleichzeitig der von dem Lasergas im Innern des Entladungsräumes zurückzulegende Strömungsweg sehr klein ist. Dementsprechend reicht beispielsweise im Falle des Gaslasers 1 ein geringer Unterschied zwischen dem in dem Laser- gaseintrittsraum 8 und dem in dem Lasergasaustrittsraum 9 herrschenden Druck aus, um ein wirksames Durchsetzen des Entladungsraumes 4 mit Lasergas zu gewährleisten. Nicht zuletzt aufgrund dieses Umstandes kann die LasergasStrömung von dem Laser- gaseintrittsraum 8 durch den Entladungsräum 4 in den Lasergasaustrittsraum 9 auch bewerkstelligt werden mittels eines in dem Lasergasaustrittsraum 9 in axialer Richtung strömenden Mediums, welches das Lasergas nach Art einer Wasserstrahlpumpe durch die Elektrodenrohre 2, 3 hindurch, in Figur 1 von außen nach innen, ansaugt .
Ebenfalls ein Gaslaser koaxialer Bauart, nämlich ein Gaslaser 21, ist in Figur 2 gezeigt. Dabei wird ein Entladungsräum 24 on einem ringraumartigen Zwischenraum zwischen Elektrodenein- heiten in Form koaxialer Elektrodenrohre 22, 23 gebildet. Bei diesen handelt es sich um gesinterte Metallrohre. Das äußere Elektrodenrohr 22 ist in Gaszufuhrrichtung 5, das innere Elektrodenrohr 23 in Gasabfuhrrichtung 6 lasergasdurchlässig. Auf der Außenwand des Elektrodenrohres 22 verläuft eine kühlmittelführende Kühl endel 33, entsprechend auf der Innenwand des Elektrodenrohres 23 eine kühlmittelführende Kühlwendel 34.
Die Lasergaszirkulation vollzieht sich wie vorstehend zu Figur 1 beschrieben. Mittels einer Lasergaspumpe 27 in Form eines Radiallüfters wird Lasergas in einen Lasergaseintrittsraum 28 im Innern eines Gaslasergehäuses 35 gedrückt. Nach Passieren der Kühlwendel 33 und damit verbundener Abkühlung durchsetzt das Lasergas das äußere Elektrodenrohr 22 in Gaszufuhrrichtung 5 und gelangt dadurch in den Entladungsräum 24. Erhitztes Lasergas strömt infolgedessen aus dem Entladungsräum 24 in Gasabfuhrrichtung 6 durch das innere Elektrodenrohr 23 in einen Lasergasaustrittsraum 29 und wird auf seinem Weg mittels der Kühlwendel 34 abgekühlt. Aus dem Lasergasaustrittsraum 29 wird das Lasergas schließlich mittels der Lasergaspumpe 27 in axialer Richtung des Lasergasaustrittsraumes 29 abgesaugt. Ein Laserstrahl ist in Figur 2 strichpunktiert angedeutet. Die Strahlausbreitungsrichtung 12 wird durch einen Rückspiegel 36 sowie einen Auskoppelspiegel 37 definiert. Der Gang des Laserstrahls im Innern des Entladungsräumes 24 ist im Einzelnen in Figur 2a gezeigt. Ermöglicht wird dieser Strahlengang durch die gewählte Ausbildung von Rückspiegel 36 und Auskoppelspiegel 37. So besitzt der Rückspiegel 36 in bekannter Weise eine konische Spiegelfläche; die Spiegelfläche des Aus- koppelspiegels 37 verläuft helixartig um die in Figur 2a strichpunktiert angedeutete gedachte Achse des Entladungsräumes 24 sowie in Richtung dieser Achse ansteigend.
Weitere Gaslaser koaxialer Bauart, nämlich ein Gaslaser 41 sowie ein Gaslaser 61, sind in den Figuren 3 und 4 teilweise dargestellt .
Gemäß Figur 3 wird ein ringraumartiger Entladungsräum 44 von Elektrodeneinheiten in Form von Elektrodenrohren 42, 43 begrenzt. Die aus gewalztem Metall bestehenden Elektrodenrohre 42, 43 sind wendelartig geschlitzt und aufgrund dieser Schlitzung in Gaszufuhrrichtung 5 bzw. in Gasabfuhrrichtung 6 lasergasdurchlässig. Anders als im Falle gesinterter Elektrodenrohre ist der Werkstoff der Elektrodenrohre 42, 43 als solcher nicht lasergasdurchlässig.
Gemäß Figur 4 wird ein Entladungsräum 64 des Gaslasers 61 begrenzt durch Elektrodeneinheiten in Form von konzentrischen, kühlmittelführenden Kühlwendeln, welche Elektrodeneinheiten nach Art von Elektrodenrohren 62, 63 bilden. Elektrodenflächen 78, 79 sind dabei in Form der zu dem Entladungsraum 64 hin lie- genden Wandungsteile der Elektrodenrohre 62, 63 vorgesehen. Die Lasergasdurchlässigkeit des äußeren Elektrodenrohres 62 in Gaszufuhrrichtung 5 sowie des inneren Elektrodenrohres 63 in Gas- abfuhrrichtung 6 stellt sich ein aufgrund der Abstände zwischen den einander benachbarten Wendelgängen der Elektrodenrohre 62, 63. Im Falle des Gaslasers 61 lassen sich die Elektrodenrohre 62, 63 außer zur Erzeugung des elektrischen Feldes für die Lasergasentladung auch zur Kühlung des Lasergases nutzen. Alternativ zu den im Einzelnen beschriebenen Elektrodenbauarten können auch aus Lochblech geformte Elektrodenrohre verwendet werden.
Figur 5 betrifft einen Gaslaser 81 mit einem Entladungsräum 84, welcher durch konzentrische, in Strahlausbreitungsrichtung 12 verlaufende Entladungsraumwandungen 100, 101 aus dielektrischem Material begrenzt ist. Die Entladungsraumwandungen 100, 101 sitzen auf Elektrodenrohren 82, 83 auf, die entsprechend den Elektrodenrohren 42, 43 gemäß Figur 3 ausgebildet sind. Dementsprechend sind auch die Elektrodenrohre 82, 83 wendelartig geschlitzt. Auf gleiche Art und Weise wendelartig geschlitzt sind die Entladungsraumwandungen 100, 101, die infolgedessen wendelartige Lasergasdurchtritte 102, 103 ausbilden.
Lasergas wird mittels einer Lasergaspumpe der vorstehend beschriebenen Art in den Entladungsräum 84 aufgegeben. Dabei strömt das Lasergas über ein stromaufwärts des Elektrodenrohres 82 angeordnetes Leitgitter 104, welches als Einrichtung zur gleichmäßigen Verteilung des in Gaszufuhrrichtung 5 strömenden Lasergases auf den wendelartigen Schlitz des Elektrodenrohres
82 bzw. auf den wendelartigen Lasergasdurchtritt 102 der Entladungsraumwandung 100 dient. Stromaufwärts des Leitgitters 104 befindet sich ein nicht dargestellter Lasergaskühler. Entsprechend ist ein Lasergaskühler stromabwärts des Elektrodenrohres
83 angeordnet. Anstelle des Leitgitters 104 kann als Einrichtung zur gleichmäßigen Verteilung des dem Entladungsräum 84 zugeführten Lasergases auch eine sich verzweigende Gaszufuhrleitung vorgesehen sein. Eine derartige verzweigte Gaszufuhrleitung bewirkt ebenso wie das in Figur 5 gezeigte Leitgitter 104 eine gleichförmige LasergasStrömung im Innern des Entladungsraumes 84 quer zu der Strahlausbreitungsrichtung 12. Den Entladungsraum 84 verlasst das verdrängte Lasergas durch den wendelartigen Lasergasdurchtritt 103 der Entladungsraumwandung 101 sowie durch das wendeiförmig geschlitzte Elektrodenrohr 83. Aus dem Innern des Elektrodenrohres 83 wird das erhitzte Lasergas schließlich mittels der nicht gezeigten Lasergaspumpe sowie unter Abkühlung an dem stromabwärts des Elektrodenrohres 83 vorgesehenen Lasergaskühler abgezogen.

Claims

Patentansprüche
1. Gaslaser mit einem Entladungsräum (4, 24, 44, 64, 84), in welchem wenigstens ein Laserstrahl in Strahlausbreitungsrichtung (12) verläuft, welcher unter Beschicken mit Lasergas in Gaszufuhrrichtung (5) sowie unter Abfuhr von Lasergas in Gasabfuhrrichtung (6) mit Lasergas geströmt ist und welcher vorgesehen ist als Zwischenraum zwischen zwei einander zugeordneten und zur Laserstrahlerzeugung dienenden Elektrodeneinheiten in Form zweier Elektrodenrohre (2, 3; 22, 23; 42, 43; 62, 63; 82, 83) , die jeweils eine sich in Strahlausbreitungsrichtung (12) erstreckende Elektrodenfläche ausbilden und die unterschiedlich große Querschnitte aufweisen, wobei das Elektrodenrohr (3, 23, 43, 63, 83) kleineren Querschnittes innerhalb des Elektrodenrohres (2, 22, 42, 62, 82) größeren Querschnittes angeordnet ist und wobei die Elektrodenflächen der Elektrodenrohre (2, 3; 22, 23; 42, 43, 62, 63; 82, 83) quer zu der Strahlausbreitungs- richtung (12) voneinander beabstandet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eines (2, 22, 42, 62, 82) der Elektrodenrohre (2, 3; 22, 23; 42, 42; 62, 63; 82, 83) in Gaszufuhrrichtung (5) quer zu der Strahlausbreitungsrichtung (12) und das andere Elektrodenrohr (3, 23, 43, 63, 83) in Gasabfuhrrichtung (6) quer zu der Strahlausbreitungsrichtung (12) lasergasdurchlässig ist und dass der Entladungsräum (4, 24, 44, 64, 84) durch das erstgenannte Elektrodenrohr (2, 22, 42, 62, 82) hindurch mit Lasergas beschickt und dass durch das zweitgenannte Elektrodenrohr (3, 23, 43, 63, 83) hindurch Lasergas aus dem Entladungsraum (4, 24, 44, 64, 84) abgeführt wird.
2. Gaslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts von entladungsraumseitigen Lasergasauslässen des in Gaszufuhrrichtung (5) lasergasdurchlässigen Elektrodenrohres (82) wenigstens eine Einrichtung (104) zur gleichmäßigen Verteilung des dem Entladungsräum (84) zugeführten Lasergases auf die Lasergasauslässe vorgesehen ist.
3. Gaslaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in Gaszufuhrrichtung (5) und/oder das in Gasabfuhrric tung (6) lasergasdurchlässige Elektrodenrohr (2, 3; 22, 23) durch einen gesinterten, elektrisch leitenden
Werkstoff gebildet ist bzw. sind.
4. Gaslaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Entladungsräum (84) wenigstens eine sich in Strahlausbreitungsrichtung (12) erstreckende Entladungsraumwandung (100, 101) aufweist, an deren von dem Entladungsraum (84) in radialer Richtung abliegenden Seite das in Gaszufuhrrichtung (5) oder das in Gasabfuhrrichtung (6) lasergasdurchlässige Elektrodenrohr (82, 83) vorgesehen ist, wobei die Entladungsraumwandung (100, 101) wenigstens einen Lasergasdurchtritt (102, 103) aufweist, welcher mit dem zugeordneten Elektrodenrohr (82, 83) in Lasergas-Strömungsverbindung steht.
5. Gaslaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenrohre (42, 43) aus einem an sich lasergasundurchlässigen Werkstoff bestehen und in Gaszufuhrrichtung (5) bzw. in Gasabfuhrrichtung (6) lasergasdurchlässig sind, indem sie wendelartig geschlitzt sind.
6. Gaslaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektrodenrohre (62, 63) konzentrische, kühlmittelführende Kühlwendeln vorgesehen sind, deren einander benachbarte Wendelgänge in Strahlausbreitungsrichtung (12) voneinander beabstandet sind.
PCT/EP2000/007627 1999-08-05 2000-08-05 Gaslaser Ceased WO2001011734A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP00949463A EP1119888A1 (de) 1999-08-05 2000-08-05 Gaslaser
JP2001516290A JP2003506904A (ja) 1999-08-05 2000-08-05 ガスレーザ
US09/807,049 US6473445B1 (en) 1999-08-05 2000-08-05 Gas laser

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19936955.0 1999-08-05
DE19936955A DE19936955A1 (de) 1999-08-05 1999-08-05 Gaslaser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2001011734A1 true WO2001011734A1 (de) 2001-02-15

Family

ID=7917315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2000/007627 Ceased WO2001011734A1 (de) 1999-08-05 2000-08-05 Gaslaser

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6473445B1 (de)
EP (1) EP1119888A1 (de)
JP (1) JP2003506904A (de)
DE (1) DE19936955A1 (de)
WO (1) WO2001011734A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002043197A2 (en) * 2000-11-21 2002-05-30 Zhang Yong F Portable low-power gas discharge laser
US7719676B2 (en) * 2007-02-15 2010-05-18 Baker Hughes Incorporated Downhole laser measurement system and method of use therefor
EP2712036A1 (de) * 2012-09-24 2014-03-26 Excico France Gaszirkulationsschleife für ein Lasergasentladungsrohr
CA3089935A1 (en) * 2018-01-29 2019-08-01 IDEA machine development design AND production ltd. Compact coaxial laser

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0610170A1 (de) * 1993-02-01 1994-08-10 Dieter Dr. Univ. Prof. Schuöcker Vorrichtung zur Stabilisierung von Gaslasern mit hohlzylindrischem Plasma
EP0911922A1 (de) * 1997-10-24 1999-04-28 TRUMPF LASERTECHNIK GmbH Laserresonator

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3777279A (en) 1972-03-30 1973-12-04 United Aircraft Corp Deposition of power in a moving gas stream by electric discharge means
US4064465A (en) * 1973-05-30 1977-12-20 Westinghouse Electric Corporation Laser cavities with gas flow through the electrodes
US3970956A (en) * 1975-07-24 1976-07-20 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Cylindrical electron beam diode
US4152672A (en) * 1976-10-15 1979-05-01 Westinghouse Electric Corp. Technique for minimizing arc conditions in a flowing gas laser system
JPS5673484A (en) 1979-11-21 1981-06-18 Mitsubishi Electric Corp Voiceless discharge gas laser device
US4639926A (en) * 1980-06-09 1987-01-27 Xerox Corporation Efficient cathode assembly for metal vapor laser
JPS61188979A (ja) 1985-02-18 1986-08-22 Hitachi Ltd ガスレ−ザ装置
DE3536770A1 (de) * 1985-10-16 1987-04-16 Heraeus Gmbh W C Gaslaser
JPS63229876A (ja) 1987-03-19 1988-09-26 Komatsu Ltd ガスレ−ザ装置
DE9003331U1 (de) * 1990-03-21 1991-07-18 Rofin-Sinar Laser GmbH, 2000 Hamburg Gaslaser
DE4102125C2 (de) * 1991-01-25 2003-06-05 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Quergeströmter Gaslaser
DE4325063C2 (de) * 1993-07-26 1997-07-03 Rofin Sinar Laser Gmbh Koaxialer Wellenleiterlaser

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0610170A1 (de) * 1993-02-01 1994-08-10 Dieter Dr. Univ. Prof. Schuöcker Vorrichtung zur Stabilisierung von Gaslasern mit hohlzylindrischem Plasma
EP0911922A1 (de) * 1997-10-24 1999-04-28 TRUMPF LASERTECHNIK GmbH Laserresonator

Also Published As

Publication number Publication date
US6473445B1 (en) 2002-10-29
JP2003506904A (ja) 2003-02-18
DE19936955A1 (de) 2001-02-15
EP1119888A1 (de) 2001-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2140739B1 (de) Düse für einen flüssigkeitsgekühlten plasmabrenner, anordnung aus derselben und einer düsenkappe sowie flüssigkeitsgekühlter plasmabrenner mit einer derartigen anordnung
EP0191437A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Beseitigen von Russ o. dgl. aus den Abgasen einer Brennkraftmaschine
DE69216657T2 (de) Gasisoliertes, elektrisches Gerät
WO2007014473A1 (de) Ozongenerator
DE1564333B2 (de) Vorrichtung zur erzeugung eines gasentladungsplasmas
DE4331054B4 (de) Gaslaser-Oszillator mit Mikrowellenanregung
EP2715886B1 (de) Gaslaser mit einem wärmetauscher
EP1119888A1 (de) Gaslaser
EP2168409B1 (de) Vorrichtung zur erzeugung eines plasma-jets
DE1541091B1 (de) Langgestreckte Laufzeitroehre mit gekuehltem Daempfungselement
DE102020121277A1 (de) Elektromotor mit Kühleinrichtung zur aktiven Kühlung der Wicklungsabschnitte innerhalb von Nutbereichen eines Grundkörpers
EP1525646B1 (de) Gasentladungslaser
EP0178262A1 (de) Verfahren zur Erhöhung der Leistung eines Axial-Gaslasers und Axial-Gaslaser zur Ausführung des Verfahrens
AT521541B1 (de) Verfahren zum Erhitzen eines Mediums
DE202008018117U1 (de) Gasentladungslaser
EP0682822B1 (de) Gaslaser
EP0610170B1 (de) Gaslaser
LU84372A1 (de) Vorrichtung zur erzeugung eines laseraktiven zustandes in einer schnellen unterschallstroemung
DE10219197C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung der Oberflächen eines Metalldrahts, insbesondere als Beschichtungsvorbehandlung
EP1558438B1 (de) Vorrichtung zum kühlen und kalibrieren von kunststoffprofilen
EP0272429A2 (de) Gastransportlaser
EP0059229A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Gaslasers
DE4112160A1 (de) Diffusionsgekuehlter laser, vorzugsweise co(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-laser
DE3031692A1 (de) Gaslaser, insbesondere gastransportlaser
DE904449C (de) Konzentrator fuer magnetische Feldlinien zur Induktionserhitzung

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2000949463

Country of ref document: EP

AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

ENP Entry into the national phase

Ref country code: JP

Ref document number: 2001 516290

Kind code of ref document: A

Format of ref document f/p: F

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09807049

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2000949463

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 2000949463

Country of ref document: EP