DE1764652A1

DE1764652A1 - Gaslaser

Info

Publication number: DE1764652A1
Application number: DE19681764652
Authority: DE
Inventors: Keiichi Tanaka
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1967-07-11
Filing date: 1968-07-11
Publication date: 1971-09-30
Also published as: US3568089A; DE1997397U; DE1764652C3; DE1764652B2

Description

Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84

B 3774

AGENCY OF INDUSTRIAL SCIENCE & TECHNOLOGY 3-1, Kasumigaseki 1 chome, Chiyoda-ku, TOKYO / JAPAN

Gaslaser

Die Erfindung betrifft einen Gaslaser, der eine elektrische Entladungsröhre enthält, deren einem Ende ein Kathodenraum und deren anderem Ende ein Anodenraum zugeordnet ist und der zwei Spiegel aufweist, von denen der eine an einer Wand des Kathodenraumes und der andere an einer Wand des Anodenraumes derart angeordnet ist, daß sich die Spiegel in Richtung der Achse der Entladungsröhre gegenüberliegen.

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In jüngster Zeit sind Gaslaser entwickelt worden, die ein Mischgas enthalten, das unter niedrigem Druck steht. Diese Laser werden auf verschiedene Weise auf den Gebieten der Physik und der Ingenieurtechnik eingesetzt.

Um die Spektrallinien sehr geringer Breite, die ein Merkmal der Laserstrahlen sind, wirksam auszunutzen, ist es erforderlich, die Wellenlänge der Laserstrahlen zu stabilisieren. Zu diesem Zweck muß eine Konstruktion verwendet werden, die die beiden reflektierenden Spiegel, die den Laserresonator bilden, in einer genau eingestellten Entfernung voneinander hält und von außen wirkende Einflüsse, wie z.B. mechanische Vibrationen, Schallwellen u.a., ausschaltet. Ferner ist es wünschenswert, daß die oben genannte Konstruktion es möglich macht, den Abstand zwischen den reflektierenden Spiegeln nachzuregeln, wenn dieser sich beispielsweise durch Temperaturänderungen in dem Mischgas innerhalb der Laserröhre verändert.

Bei den bekannten Lasern mit außenliegenden Spiegeln kann der Abstand leicht eingestellt werden. Es ist auch bekannt, bei Gaslasern mit innenliegenden Spiegeln die Entfernung zwischen den Spiegeln einzustellen, indem man Teile der Laserröhre durch einen Metallbalg

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verbindet, wobei jedoch die Mittel zur Einstellung der Entfernung zwischen den Spiegeln sehr kompliziert sind.

Gemäß der vorliegenden Erfindung soll ein Gaslaser mit innenliegenden Spiegeln vorgeschlagen werden, bei dem der Abstand zwischen den Spiegeln leicht eingestellt werden kann, bei dem es möglich ist, stabile elektrische Entladungen bei niedrigeren Spannungen als bei den üblichen Gaslasern aufrecht zu erhalten, und der in einfacher Weise eine Frequenzmodulation gestattet.

Diese Aufgaben wurden bei einem Gaslaser der eingangs beschriebenen Art gelöst durch eine der Einstellung des Spiegelabstandes dienende Anode, die die Wand des im wesentlichen zylindrischen Teils des Anodenraumes bildet und deren Länge in axialer Richtung veränderbar ist.

Besonders bevorzugt wird dabei eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Anode aus einem Metallbalg besteht, an den sich beiderseits luftdicht mit dem Metallbalg verbundene doppel wandige Zylinder anschließen, wobei sich besondere Vorteile ergeben, wenn gleichzeitig als Elemente zum Bewirken der Längenänderung der Anode ein oder mehrere piezoelektrische Elemente Anwendung finden, als deren Widerlager Isolatoren dienen, die jeweils auf der Außenwand der beiden doppelwandigen Metallzylinder befestigt sind.

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Insbesondere hat es sich dabei als günstig erwiesen, die piezoelektrischen Elemente jeweils aus mehreren dünnen Plättchen aus piezoelektrischem Material aufzubauen, die durch leitfähige Schichten miteinander verbunden sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht eines Gaslasers gemäß der Erfindung,

teilweise im Schnitt;

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Gaslaser gemäß Fig. 1, teil

weise im Schnitt entlang der Linie Π-Η.

Der Gaslaser gemäß Fig. 1 weist zwei Quarzzylinder 1 und 2 auf, die an ihren einander abgewandten Enden Spiegel 8 und 9 tragen. Die einander zugewandten Enden der beiden Quarzzylinder sind mit den inneren Zylindern 3 und 5 der doppelwandigen Metallzylinder 4 und 6 verbunden. Das jeweils andere Ende der beiden doppelwandigen Metallzylinder 4 und 6 ist luftdicht mit einem Metallbalg 7 verbunden, mit dessen Hilfe die Länge der Laserröhre in axialer Richtung verändert werden kann.

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Auf dem Außenmantel der beiden doppelwandigen Metallzylinder 4 und 6 sind Isolatoren 10 und 11 angebracht, die aus Glas, Hartkeramik oder ähnlichem Material bestehen und an den Zylindern 4 und 6 durch Scheiben 12 und 13 befestigt sind. Zwischen den Isolatoren 10 und 11 sind drei zylindrische piezoelektrische Elemente 14 angeordnet. Ihre Enden sind an den Isolatoren 10 und 11 befestigt, so daß sich ein bestimmter

Abstand zwischen den Isolatoren aufrechterhalten läßt, der schließlich durch eine Spannung geregelt werden kann, die einer nicht dargestellten Regelspannungsquelle entnommen wird, die mit den piezoelektrischen Elementen 14 verbunden ist. In der Zeichnung ist angedeutet, daß die piezoelektrischen Elemente 14 jeweils aus dünnen Plättchen aus piezoelektrischem Material aufgebaut sind, die durch leitfähige Schichten miteinander verbunden sind.

Innerhalb der Laser röhre ist eine elektrische Entladungsrähre 15 so angeordnet, daß die optische Achse der Spiegel 8 und 9 durch sie hindurchgeht. Die Entladungsröhre wird von einer Trennwand 17 und Halterungen 18 getragen. Die Trennwand 17 trennt die Laserröhre in eine Kathodenkammer 19, die eine geheizte Kathode 21 enthält und in eine Anodenkammer 20, deren Anode aus den doppelwandigen Metallzylindern 4 und 6 und dem Metallbalg 7 besteht.

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In der Laserröhre ist ein Mischgas enthalten, das unter geringem Druck steht. Die Anode, bestehend aus den doppelwandigen Metallzylindern und dem Metallbalg, ist mit der Gleichstromversorgung 22 verbunden und die elektrische Entladungsröhre 15 ist zwischen der Anode und der geheizten Kathode 21 so angeordnet, daß sich eine elektrische Entladung ergibt. Man erkennt, daß auf diese Weise stabile Laserschwingungen aufrechterhalten werden können.

Bei dem beschriebenen Aufbau des Lasers gemäfi der Erfindung wird das anodenseitige Ende der elektrischen Entladungsröhre 15 von der zylindrischen Anode umgeben. Aus diesem Grunde kann die elektrische Entladung bei niedrigerer Spannung als bei den üblichen Lasern stattfinden und außerdem ist es möglich, die Schäden zu verhindern, die an dem Spiegel 9 durch Aufprallen von Elektronen entstehen, da die Elektronen nach Durchlaufen der Entladungsröhre 15 von deren anodenseitigem Ende in Richtung auf die dieses Ende umgebende Anode abgelenkt werden.

Da die drei in der beschriebenen Weise aufgebauten piezoelektrischen Elemente 14 parallel zu der Gleich- oder Wechselstrom-Regelspannunge quelle liegen, kann der Abstand zwischen den Spiegeln durch eine Regelung dieser Regelspannung fein eingestellt werden. Dementsprechend

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kann die Auswahl der Schwingungsfrequenzen oder eine Frequenzmodulation leicht durchgeführt werden.

Bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden drei piezoelektrische Elemente verwendet. Eine entsprechende ebenfalls günstige Arbeitsweise des Gaslasers kann jedoch auch erreicht werden, wenn ein kreisringförmiges piezoelektrisches Element verwendet wird, das einen inneren Durchmesser aufweist, der größer als derjenige der doppelwandigen Metallzylinder 4 und 6 ist.

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Claims

Patentansprüche

1. Glaslaser, der eine elektrische Entladungsröhre enthält, deren einem Ende ein Kathodenraum und deren anderem Ende ein Anodenraum zugeordnet ist, und der zwei Spiegel aufweist, von denen der eine an einer Wand des Kathodenraumes und der andere an einer Wand des Anodenraumes derart angeordnet ist, daß sich die Spiegel in Richtung der Achse der Entladungsröhre gegenüberliegen, gekennzeichnet durch eine der Einstellung des Spiegelabstandes dienende Anode, die die Wand des im wesentlichen zylindrischen Teils des Anodenraumes'bildet und deren Länge in axialer Richtung veränderbar ist.

2. Gaslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode P aus einem Metallbalg (7) und zwei der mit luftdicht verbundenen doppel wandigen Zylindern (4,6) besteht.

3. Gaslaser nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bewirken der Längenänderung der Anode ein oder mehrere piezoelektrische Elemente (14) vorgesehen sind, als deren Widerlager Isolatoren (10, 11) dienen, die auf der Außenwand der beiden doppelwandigen Metallzylinder (4, 6) befestigt sind.

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4. Gaslaser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrischen Elemente (14) jeweils aus mehreren dünnen Plättchen aus piezoelektrischem Material aufgebaut sind, die durch leitfähige Schichten miteinander verbunden sind.

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