DE102004023750A1 - Verfahren zum Betreiben eines Gaslasers mit einer getakteten Hochfrequenzspannung und nach diesem Verfahren betriebener Gaslaser - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Gaslasers mit einer getakteten Hochfrequenzspannung und nach diesem Verfahren betriebener Gaslaser Download PDF

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Betreiben eines Gaslasers, insbesondere zum Betreiben eines Bandleiterlasers, dessen Gasentladungsstrecke (2) mit einer getakteten Hochfrequenzspannung (HF) gespeist wird, wird deren Amplitude in Abhängigkeit von deren Tastverhältnis (v) derart gesteuert, dass diese bei einem Tastverhältnis (v), das interhalb eines vorgegebenen Grenzwertes (v¶g¶) liegt, größer ist, als bei einem Tastverhältnis (v), das oberhalb dieses Grenzwertes (v¶g¶) liegt. Durch diese Vorgehensweise ist der sichere Betrieb des Gaslasers im gesamten Leistungsbereich ermöglicht.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Gaslasers, insbesondere zum Betreiben eines Bandleiterlasers, dessen Gasentladungsstrecke mit einer getakteten Hochfrequenzspannung gespeist wird, sowie auf einen nach diesem Verfahren betriebenen Gaslaser.
  • Zur Steuerung der Leistung eines Gaslasers in einem weiten Leistungsbereich, insbesondere eines Bandleiterlasers, wie er beispielsweise in der DE 102 30 522 offenbart ist, ist es bekannt, dessen Gasentladungsstrecke mit einer von einem Hochfrequenzgenerator erzeugten, getakteten Hochfrequenzspannung zu speisen. Die Steuerung der Leistung kann dabei sowohl durch Steuerung der Amplitude der Hochfrequenzspannung als auch – alternativ oder ergänzend hierzu – durch eine Steuerung des Tastverhältnisses erfolgen. Geeignete steuerbare oder regelbare Hochfrequenzgeneratoren sind beispielsweise aus der EP 0 374 444 B1 oder der EP 0 572 856 A1 bekannt. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass eine Ansteuerung des Gaslasers über seinen gesamten Leistungsbereich – in der Regel zwischen 10 und 100% der maximalen cw-Leistung – problematisch ist.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Gaslasers, dessen Gasentladungsstrecke mit einer getakteten Hochfrequenzspannung gespeist wird, anzugeben, das auf einfache Weise einen sicheren Betrieb des Gaslasers über nahezu den gesamten Leistungsbereich ermöglicht. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde einen nach diesem Verfahren betreibbaren Gaslaser anzugeben.
  • Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Gemäß diesen Merkmalen wird die Amplitude der getakteten Hochfrequenzspannung in Abhängigkeit von deren Tastverhältnis derart gesteuert, dass diese bei einem Tastverhältnis, das unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt, größer ist als bei einem Tastverhältnis, das oberhalb dieses Grenzwertes liegt.
  • Durch diese Maßnahme ist ein sicherer Betrieb des Gaslasers im gesamten Leistungsbereich ermöglicht. Die Erfindung beruht dabei auf der Überlegung, dass die Amplitude der von einem Hochfrequenzgenerator erzeugten Hochfrequenzspannung – unabhängig davon, ob es sich um einen Halbleitergenerator oder einen Röntgengenerator handelt – bei kleinem Tastverhältnis größer sein kann als die maximal zulässige Amplitude bei großem Tastverhältnis, da dieser trotz größerer Amplitude bei kleinem Tastverhältnis mit einer mittleren Leistung belastet wird, die kleiner ist als seine maximal zulässige mittlere Leistung. Mit anderen Worten: Es ist der Einsatz eines Hochfrequenzgenerators möglich, dessen maximale Leistungsabgabe ausgenutzt werden kann, und mit dem dennoch der Gaslaser auch im unteren Leistungsbereich noch sicher betrieben werden kann, da auch bei kleinem Tastverhältnis die dem Gaslaser aufgrund der größeren Amplitude zugeführte Leistung ausreicht, um ein sicheres Zünden sowie eine homogene Entladung herbeizuführen. Durch eine solche optimale Auslegung des Hochfrequenzgenerators sind der technische Aufwand und dementsprechend die Kosten für den Gaslaser erheblich verringert.
  • Die Amplitude der Hochfrequenzspannung kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit abnehmenden Tastverhältnis stufenförmig zunehmen. Dies lässt sich schaltungstechnisch auf besonders einfache Weise realisieren.
  • Ein im gesamten Leistungsbereich möglichst gleichmäßiges Betriebsverhalten des Gaslasers wird erzielt, wenn die Amplitude zumindest in einem vorgegebenen Bereich des Tastverhältnisses mit abnehmendem Tastverhältnis in mehreren Stufen, vorzugsweise stetig zunimmt.
  • Insbesondere ist die Amplitude in einem Bereich unterhalb des vorgegebenen unteren Grenzwertes zumindest annähernd konstant.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird zum Erzeugen der Hochfrequenzspannung ein freischwingender Röhrengenerator mit einer Gitterröhre verwendet, und die Amplitude der Hochfrequenzspannung wird durch die Amplitude des zum Gitter der Gitterröhre fließenden Gitterstroms gesteuert.
  • Bezüglich des Gaslasers wird die Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 10, dessen Vorteile sich ebenso wie die Vorteile der ihm nachgeordneten Untersprüche sinngemäß aus den Vorteilen der jeweils zugeordneten Verfahrensansprüche ergeben.
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnung verwiesen. Es zeigen:
  • 1 einen Gaslaser gemäß der Erfindung mit einem freischwingenden Röhrengenerator als Hochfrequenzgenerator in einem Prinzipschaltbild,
  • 2 eine vorteilhafte Steuereinrichtung zum Steuern der HF-Leistung durch Änderung der Amplitude und Einschaltdauer der Hochfrequenzspannung ebenfalls in einem Prinzipschaltbild,
  • 3 ein Diagramm, in dem der mittlere Gitterstrom und die Amplitude des Gitterstroms (Gitterstromamplitude) der im Röhrengenerator verwendeten Gitterröhre jeweils bei zwei unterschiedlichen Betriebsbedienungen gegen das Tastverhältnis aufgetragen ist,
  • 4 ein Diagramm, in dem die Pulsleistung eines Gaslasers gemäß der Erfindung und eines Gaslasers gemäß dem Stand der Technik ebenfalls gegen das Tastverhältnis aufgetragen ist,
  • 5 eine alternative Ausgestaltung eines Gaslasers gemäß der Erfindung mit einem freischwingenden Röhrengenerator als Hochfrequenzgenerator ebenfalls in einem Prinzipschaltbild.
  • Gemäß 1 enthält ein Gaslaser eine Gasentladungsstrecke 2, die durch zwei räumlich beabstandete Elektroden 4 gebildet ist, zwischen denen sich ein Lasergas LG befindet. Im Ausführungsbeispiel ist schematisch ein Bandleiterlaser dargestellt, bei dem sich das Lasergas LG, in der Regel ein CO2 oder CO enthaltenden Gasgemisch, zwischen Elektroden 4 befindet, die flächig ausgedehnt sind und voneinander einen Abstand von wenigen mm aufweisen.
  • Die Gasentladungsstrecke 2 wird von einer Hochfrequenzspannung HF gespeist, die von einem frei schwingenden Röhrengenerator 6 erzeugt wird. Der Röhrengenerator 6 umfasst hierzu eine Gitterröhre 8 im Ausführungsbeispiel eine Triode mit Anode A, Kathode K und Gitter G, in deren Anodenkreis 10 ein im wesentlichen aus der Parallelschaltung einer Schwingkreiskapazität C2 mit zwei in Serie geschalteten Schwingkreisinduktivitäten L1 und L2 bestehender Parallelschwingkreis 12 geschaltet ist. Eine zwischen Anode A und Parallelschwingkreis 12 geschaltete Koppelkapazität C1 dient zum Ausfiltern der an der Anode zur Versorgung der Gitterröhre 8 anliegenden Gleichspannung HV. Die zur Speisung der Gasentladungsstrecke 2 verwendete Hochfrequenzspannung HF wird zwischen den beiden Schwingkreisinduktivitäten L1 und L2 abgegriffen.
  • Die zum Erzeugen einer freien Schwingung erforderliche Rückkopplung zur Kathode K erfolgt über die Rückkopplungskapazität C3. Durch diese Rückkopplung wird der Ausgangsleistung der Gitterröhre 8 die benötigte Steuerleistung entnommen und der Kathode K der Gitterröhre 8 zugeführt.
  • Ein Heizkreis 14 dient zur Beheizung der Kathode K. Das Gitter G ist über die Gitterkapazität C4 bezüglich der zurückgekoppelten Hochfrequenzspannung an Masse gelegt. Das Gitter G ist außerdem über einen steuerbaren Gitterschalter 16 an Masse angeschlossen. Bei geöffnetem Gitterschalter 16 liegt am Gitter G eine Sperrspannung US an. Bei geschlossenem Gitterschal ter 16 fällt die Sperrspannung US an einem Vorwiderstand RV ab und das Gitter G ist an Masse angekoppelt.
  • Die Amplitude IG,amp des vom Gitter G in diesem Fall zur Kathode K fließenden Gitterstroms IG ist bestimmt einerseits durch die Summe aus einem in den Gitterkreis 18 geschalteten festen Gitterwiderstand RG und einem ebenfalls in Reihe dazu in den Gitterkreis 18 geschalteten steuerbaren Widerstand RS sowie andererseits durch die Resonanzfrequenz eines aus einer Kathodenkreisinduktivität L3 und einer Kathodenkreiskapazität C3 gebildeten, abstimmbaren Kathodenkreises 17. Diese steigt mit kleinerem Abstand zur Resonanzfrequenz des Röhrengenerators 6.
  • Der Gitterschalter 16 wird mit Hilfe eines pulsweitenmodulierten Steuersignals PWM gesteuert. Bei diesem Steuersignal PWM handelt es sich um ein Rechtecksignal mit konstanter Taktrate im kHz-Bereich und einem einstellbaren Tastverhältnis v zwischen 0 und 100. Entsprechend diesem Tastverhältnis v erzeugt der Röhrengenerator 6 hochfrequente Schwingungspulse einer bestimmten Zeitdauer, wobei die der Gasentladungsstrecke 2 zugeführte mittlere HF-Leistung in erster Linie vom Tastverhältnis bestimmt ist und bei einem Tastverhältnis v = 1 (oder 100%) maximal ist.
  • Wenn, wie dies im Stand der Technik der Fall ist, der zwischen Masse und Gitter liegende Widerstand konstant und derart ausgelegt ist, dass bei maximalem Tastverhältnis v = 1 und vorgegebenem Wert der Kathodenkreisinduktivität L3, d.h. bei auf eine feste Resonanzfrequenz abgestimmten Kathodenkreis 17 der mittlere Gitterstrom IG,av der als Produkt aus Tastverhältnis v und Gitterstromamplitude IG,amp definiert ist, einen für die jeweils benutzte Gitterröhre 8 vorgegebenen Grenzwert IG,avmax nicht überschreitet, führt eine Verringerung des Tastverhältnisses v dazu, dass die bei kleinem Tastverhältnis v zugeführte HF-Leistung nicht mehr ausreicht, um ein sicheres und über die gesamte Elektrodenfläche einsetzendes gleichmäßiges Zünden des Gaslasers herbeizuführen.
  • Um dies zu vermeiden, ist gemäß der Erfindung eine Steuerschaltung 20 vorgesehen, mit deren Hilfe die Gitterstromamplitude IG,amp und damit die Amplitude der Hochfrequenzspannung HF in Abhängigkeit vom Tastverhältnis v gesteuert wird. Hierzu enthält die Steuerschaltung 20 einen in den Gitterkreis 18 geschalteten steuerbaren Widerstand RS, dessen Widerstandswert vom Tastverhältnis v abhängt. In einer Vorstufe 22 der Steuerschaltung wird das das Tastverhältnis v bestimmende pulsweitenmodulierte Steuersignal PWM in ein zum Tastverhältnis v proportionales Steuersignal S, im Ausführungsbeispiel eine dem Tastverhältnis v proportionale Gleichspannung, umgewandelt. Die Steuerschaltung 20 ist derart ausgelegt, dass bei maximalem Tastverhältnis v = 1 (100) der Steuerwiderstand RS maximal ist und gemeinsam mit dem konstanten Gitterwiderstand RG den mittleren Gitterstrom IG,av auf den für die Gitterröhre 8 zulässigen Maximalwert IG,avmax begrenzt. In einem vorgegebenen Bereich des Tastverhältnisses v, der auch zwischen 0% und 100 liegen kann, nimmt der steuerbare Widerstand RS mit abnehmenden Tastverhältnis v ab, so dass in diesem Bereich die Amplitude des Gitterstroms IG,amp zunimmt. Die Abnahme des steuerbaren Widerstandes RS kann dabei entweder kontinuierlich oder in Stufen erfolgen.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist eine Steuerschaltung 20 veranschaulicht, bei der ein in mehreren Stufen steuerbarer Widerstand RS vorgesehen ist. Hierzu wird das am Ausgang der Vorstufe 22 anstehende analoge Spannungssignal S jeweils an einen Eingang eines Operationsverstärkers 261 , 262 , ..., 26n zugeführt und dort jeweils mit Referenzspannungen Uref,1, Uref,2, Uref,n verglichen, wobei gilt Uref,1 > Uref,2 > ... > Uref,n. Uberschreitet das Spannungssignal S den Wert einer solchen Referenzspannung Uref,i, so wird über den Operationsverstärker 26i der zugehörige Steuerschalter 24i geöffnet und der betreffende Widerstand Ri zugeschaltet. Sind alle Steuerschalter 241 bis 24n geöffnet, ist zwischen dem konstanten Gitterwiderstand RG und Masse die Summe der Widerstände R1 bis Rn (ΣRi) geschaltet und die Gitterstromamplitude IG,amp ist entsprechend begrenzt. Die Widerstände R1 bis Rn können untereinander gleich sein, erforderlich ist dies jedoch nicht. Grundsätzlich kann auch nur eine einzige Stufe, d.h. ein einziger zuschaltbarer Widerstand R1 vorgesehen sein. Ein gleichmäßiges Betriebsverhalten wird jedoch erzielt, wenn eine Mehrzahl von Stufen vorgesehen ist und der Bereich des Tastverhältnisses, in dem die Gitterstromamplitude IG,amp mit abnehmenden Tastverhältnis v zunimmt einen signifikanten Teilbereich des genutzten Tastverhältnisbereiches zwischen 10% und 100% abdeckt.
  • Im Diagramm gemäß 3 sind die Gitterstromamplitude IG,amp und der mittlere Gitterstrom IG,av gegen das Tastverhältnis v in unterschiedlichen Betriebssituationen für einen CO2-Bandleiterlaser mit 6 kW Nennleistung, dargestellt. Die Gitterstromamplitude IG,amp ist ein indirektes Maß für die Amplitude der Hochfrequenzspannung HF. D.h. dass die Amplitude der Hochfrequenzspannung HF ist eine monoton steigende Funktion der Gitterstromamplitude IG,amp.
  • Die Kurve a (Kreuze) zeigt die Gitterstromamplitude IG,amp und Kurve b (Dreiecke) den mittleren Gitterstrom IG,av bei fehlender Steuerschaltung und konstantem Gitterwiderstand RG. Den Kurven ist zu entnehmen, dass die Gitterstromamplitude IG,amp annähernd konstant ist und der mittlere Gitterstrom IG,av entsprechend dem zunehmenden Tastverhältnis v linear ansteigt. Der konstante Gitterwiderstand muss in diesem Fall derart ausgelegt sein, dass bei einem Tastverhältnis v = 1 (100%) sichergestellt ist, dass der maximale mittlere Gitterstrom IG,avmax, bzw. die maximale Gitterverlustleistung der Gitterröhre nicht überschritten wird. Bei einem Bandleiterlaser mit großen Entladungsflächen und/oder hohem Betriebsdruck der Entladungsstrecke ist bei kleinem Tastverhältnis v die Amplitude der Hochfrequenzspannung, also die HF-Leistung zu klein, um eine vollflächige homogene Entladung zu erzeugen. Bei Netzschwankungen kann es zur Kontraktion der Entladung kommen, welche zu einem Laserleistungseinbruch oder zur Beschädigung der Elektrodenoberfläche der Entladungsstrecke führt. Auch bei herkömmlichen Gaslasern kommt es unter diesen Bedingungen zu Instabilitäten der Gasentladung.
  • Kurven c (Rauten) und d (Quadrate) zeigen eine Situation, wie sie vorliegt, wenn eine den Steuerwiderstand RS entweder kontinuierlich oder aber in wenigstens 10 Stufen steuernde Steuerschaltung gemäß der Erfindung Verwendung findet. Bis zu einem unteren Grenzwert vg des Tastverhältnisses v von etwa 45% wird die Gitterstromamplitude IG,amp (Kurve c) ausschließlich durch den Gitterwiderstand RG begrenzt, so dass diese bei niedrigerem Tastverhältnis konstant und signifikant größer ist als in der Betriebsart gemäß Kurve a. Mit anderen Worten: In der erfindungsgemäßen Betriebsart (Kurve c) ist bei einem Tastverhältnis v < vg der gesamte Gitterwiderstand nur durch den konstanten Gitterwiderstand RG gegeben und annähernd um einen Faktor 2 kleiner als die Summe aus konstantem Gitterwiderstand RG und einem maximalen Steuerwiderstand RS,max.
  • Würde nun bei wachsendem Tastverhältnis v der gesamte Gitterwiderstand ausschließlich weiterhin durch den festen Gitterwiderstand RG bestimmt werden, so würde spätestens bei einem Tastverhältnis v von etwa 45% der maximal zulässige mittlere Gitterstrom IG,avmax (Kurve d) überschritten werden. Dies wird nun gemäß der Erfindung dadurch verhindert, dass ab einem unteren Grenzwert vg des Tastverhältnisses v von etwa 45% der steuerbare Widerstand RS, beispielsweise diskontinuierlich der erste Widerstand R1, zugeschaltet wird. Bei weiterem Anstieg des Tastverhältnisses v werden entweder sukzessive weitere Widerstände Ri zugeschaltet oder der Widerstandswert eines kontinuierlich veränderbaren steuerbaren Widerstandes stetig erhöht. Die Steuerschaltung ist dabei so ausgelegt, dass die Gitterstromamplitude IG,amp und damit die Amplitude der Hochfrequenzspannung HF mit wachsendem Tastverhältnis v derart reduziert wird, dass der mittlere Gitterstrom IG,av den maximal zulässigen mittleren Gitterstrom IG,avmax nicht überschreitet, wobei im Ausführungsbeispiel der mittlere Gitterstrom IG,av ab einem Tastverhältnis v = 0,5 (50%) annähernd konstant und etwa gleich dem maximal zulässigen mittleren Gitterstrom IG,avmax ist, wie dies Kurve d (Quadrate) zeigt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt die Gitterstromamplitude IG,amp in einem Bereich B des Tastverhältnisses v zwischen einem von Null verschiedenen unteren Grenzwert vg und einem oberen Grenzwert, der im Ausführungsbeispiel dem maximalen Tastverhältnis (v) entspricht. Grundsätzlich sind aber auch Ausgestaltungen möglich, bei denen der untere Grenzwert vg = 0 und/oder der obere Grenzwert kleiner als 1 sein kann.
  • Im Diagramm gemäß 4 ist die Pulsleistung P (Leistung pro cm2 Entladungsfläche) eines Lasers gegen das Tastverhältnis in zwei unterschiedlichen Betriebssituationen dargestellt. Kurve a zeigt die Pulsleistung P bei fehlender Steuerschaltung 20, Kurve b die Pulsleistung P bei Verwendung der Steuerschaltung, die auch den Kurven c und d der 3 zu Grunde liegt. Der Figur ist zu entnehmen, dass die in einem Puls verfügbare Leistung bei inaktivierter Steuerschaltung bei kleinen Tastverhältnissen v signifikant niedriger ist als bei aktivierter Steuerschaltung. Dies zeigt, dass der Gaslaser bei niedrigen Tastverhältnissen v zunehmend in eine Betriebssituation gelangt, in der ein sicheres und gleichmäßiges Zünden der Gasentladung nicht mehr gewährleistet ist.
  • In der alternativen Ausführungsform gemäß 5 hat der Gitterwiderstand RG einen konstanten Wert und es ist eine Steuerschaltung 40 vorgesehen, bei der der Kathodenkreis 17 in Abhängigkeit vom Tastverhältnis v so verstimmt wird, daß bei abnehmendem Tastverhältnis v die Gitterstromamplitude IG,amp steigt und somit die Amplitude der Hochfrequenzspannung HF an der Gasentladungsstrecke 2 angehoben wird. Das dazu notwendige Steuersignal S wird hier ebenfalls aus dem pulsweitenmodulierten Steuersignal PMW mit einer Vorstufe 42 generiert. Die dynamische Verstimmung des Kathodenkreises 17, d.h. die Steuerung seiner Resonanzfrequenz, kann durch Änderung des Kapazitätswertes der Kathodenkreiskapazität C5 (wie in 5 dargestellt) oder alternativ durch Änderung der Induktivität der Kathodenkreisinduktivität L3 erfolgen.
  • 2
    Gasentladungsstrecke
    4
    Elektroden
    6
    Röhrengenerator
    8
    Gitterröhre
    10
    Anodenkreis
    12
    Parallelschwingkreis
    14
    Heizkreis
    16
    Gitterschalter
    17
    Kathodenkreis
    18
    Gitterkreis
    20, 40
    Steuerschaltung
    22, 42
    Vorstufe
    24
    Steuerschalter
    26
    Operationsverstärker
    v
    Tastverhältnis
    vg
    Grenzwert
    B
    Bereich
    PWM
    pulsweitenmoduliertes
    Steuersignal
    S
    Steuersignal
    US
    Gittersperrspannung
    RS
    steuerbarer Widerstand
    RG
    Gitterwiderstand
    RV
    Vorwiderstand
    IG,amp
    Gitterstromamplitude
    IG,avmax
    mittlerer, maximaler
    Gitterstrom
    LG
    Lasergas
    HF
    Hochfrequenzspannung
    HV
    Gleichspannung
    A
    Anode
    K
    Kathode
    G
    Gitter
    L1, L2
    Schwingkreisinduktivi
    tät
    L3
    Kathodenkreisinduktivität
    C1
    Koppelkapazität
    C2
    Schwingkreiskapazität
    C3
    Rückkopplungskapazität
    C4
    Gitterkapazität
    C5
    Kathodenkreiskapazität

Claims (17)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Gaslasers, insbesondere zum Betreiben eines Bandleiterlasers, dessen Gasentladungsstrecke (2) mit einer getakteten Hochfrequenzspannung (HF) gespeist wird, deren Amplitude in Abhängigkeit von deren Tastverhältnis (v) derart gesteuert wird, dass diese bei einem Tastverhältnis (v), das unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes (vg) liegt, größer ist, als bei einem Tastverhältnis (v), das oberhalb dieses Grenzwertes (vg) liegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Amplitude mit abnehmenden Tastverhältnis (v) stufenförmig zunimmt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Amplitude zumindest in einem Bereich (B) des Tastverhältnisses (v) mit abnehmenden Tastverhältnis (v) zunimmt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Amplitude in diesem Bereich (B) in mehreren Stufen zunimmt.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Amplitude in diesem Bereich (B) stetig zunimmt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Amplitude der Hochfrequenzspannung (HF) in einem Bereich unterhalb eines vorgegebenen unteren Grenzwertes (vg) zumindest annähernd konstant ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zum Erzeugen der Hochfrequenzspannung (HF) ein freischwingen der Röhrengenerator (6) mit einer Gitterröhre (8) verwendet wird, und bei dem die Amplitude der vom freischwingenden Röhrengenerator erzeugten Hochfrequenzspannung (HF) durch die Amplitude (IG,amp) des zum Gitter (G) seiner Gitterröhre (8) fließenden Gitterstroms (IG) gesteuert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Amplitude (IG,amp) des Gitterstroms (IG) durch einen in den Gitterkreis (18) geschalteten steuerbaren Widerstand (RS) gesteuert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Amplitude (IG,amp) des Gitterstromes (IG) durch Verstimmen eines Kathodenresonanzkreises (13) gesteuert wird.
  10. Gaslaser, insbesondere Bandleiterlaser, mit einem Hochfrequenzgenerator (6) zum Speisen seiner Gasentladungsstrecke (2) mit einer getakteten Hochfrequenzspannung (HF), sowie mit einer Steuerschaltung (20, 40) zum Steuern der Amplitude der Hochfrequenzspannung (HF) in Abhängigkeit vom Tastverhältnis (v) derart, dass diese bei einem Tastverhältnis (v), des unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes (vg) liegt, größer ist, als bei einem Tastverhältnis (v), das oberhalb dieses Grenzwertes (vg) liegt.
  11. Gaslaser nach Anspruch 10, bei dem die Steuerschaltung (20, 40) Mittel zum stufenförmigen Steuern der Amplitude umfasst.
  12. Gaslaser nach Anspruch 10, bei die Steuerschaltung (20, 40) die Amplitude der Hochfrequenzspannung (HF) derart steuert, dass diese zumindest in einem Bereich (B) des Tastverhältnisses (v) mit abnehmenden Tastverhältnis (v) zunimmt.
  13. Gaslaser nach Anspruch 12, bei dem die Steuerschaltung (20, 40) Mittel umfasst, mit denen die Amplitude in diesem Bereich (B) in mehreren Stufen steuerbar ist.
  14. Gaslaser nach Anspruch 12, bei dem die Steuerschaltung (20, 40) Mittel zum kontinuierlichen Steuern der Amplitude in diesem Bereich (B) umfasst.
  15. Gaslaser nach einem der Ansprüche 10 bis 14, mit einem freischwingenden Röhrengenerator (6) zum Erzeugen der Hochfrequenzspannung (HF), bei dem die Steuereinrichtung (20, 40) die Amplitude (IG,amp) des zum Gitter (G) seiner Gitterröhre (8) fließenden Gitterstroms (IG) steuert.
  16. Gaslaser nach Anspruch 15, bei dem die Steuerschaltung (20) einen in den Gitterkreis (18) geschalteten steuerbaren Widerstand (RS) steuert.
  17. Gaslaser nach Anspruch 15, bei dem die Steuerschaltung (40) einen Kathodenkreis (17) verstimmt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011076404B4 (de) 2011-05-24 2014-06-26 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Verfahren zur Impedanzanpassung der Ausgangsimpedanz einer Hochfrequenzleistungsversorgungsanordnung an die Impedanz einer Plasmalast und Hochfrequenzleistungsversorgungsanordnung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06310781A (ja) * 1992-06-23 1994-11-04 Mitsubishi Electric Corp 固体レーザ装置
DE19917591A1 (de) * 1998-06-16 1999-12-23 Mitsubishi Electric Corp Laser-Stromversorgungsgerät
WO2000046891A1 (de) * 1999-02-03 2000-08-10 Trumpf Lasertechnik Gmbh Laser mit einer einrichtung zur veränderung der verteilung der intensität des laserlichtes über den laserstrahlquerschnitt

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE91051T1 (de) * 1988-12-22 1993-07-15 Herfurth Gmbh Gasentladungsstreckenanordnung mit einem oszillator.
EP0572856A1 (de) * 1992-06-01 1993-12-08 Siemens Aktiengesellschaft Regelung für einen im Pulsfolgebetrieb betreibbaren Hochfrequenzgenerator, insbesondere zur Anregung eines Lasers
DE10230522B4 (de) * 2001-07-07 2008-11-13 Rofin-Sinar Laser Gmbh Bandleiterlaser mit einem instabilen Resonator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06310781A (ja) * 1992-06-23 1994-11-04 Mitsubishi Electric Corp 固体レーザ装置
DE19917591A1 (de) * 1998-06-16 1999-12-23 Mitsubishi Electric Corp Laser-Stromversorgungsgerät
WO2000046891A1 (de) * 1999-02-03 2000-08-10 Trumpf Lasertechnik Gmbh Laser mit einer einrichtung zur veränderung der verteilung der intensität des laserlichtes über den laserstrahlquerschnitt

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006052060A1 (de) * 2006-11-04 2008-05-08 Hüttinger Elektronik GmbH & Co. KG Verfahren und Anordnung zur Anregung einer Gaslaseranordnung
US7609740B2 (en) 2006-11-04 2009-10-27 Huettinger Elektronik Gmbh + Co. Kg Method and arrangement for the excitation of a gas laser arrangement
DE102006052060B4 (de) * 2006-11-04 2009-11-26 Hüttinger Elektronik GmbH & Co. KG Verfahren und Anordnung zur Anregung einer Gaslaseranordnung

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