DE2224075A1

DE2224075A1 - Metalldampflaser

Info

Publication number: DE2224075A1
Application number: DE19722224075
Authority: DE
Inventors: Hans Golser
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-05-17
Filing date: 1972-05-17
Publication date: 1973-11-29

Description

Metalldampf-taser Die Erfindung betrifÏt einen mit einem Metalldampf arbeitenden Laser mit einem von optischen Elementen abgeschlossenen Entladungsrohr, in dem mindestens zwei -Elektroden angeordnet sind, die eine Entladungsstrecke begrenzen.
Bei Lasern, deren laseraktives Medium Metalldampf ist, ergibt sich das Problem einer Beschlagung von kühleren Entladungsrohrteilen im Bereich der Elektroden durch abkondensierenden Metalldampf. Besonders stögend wirkt sich ein sol.cher Metalldampfniederschlag dabei auf die optischen Abschlüsse des Entladungsrohres aus, deren optische Qualitäten wie beispielsweise gleichmäßig gute Transparenz und Streuzentrenarmut schon durch geringste Oberflächenverunreinigungen merklich verschlechtert werden.
Zum Schutz der optischen Entladungsrohrabschlüsse von der genannten Metallbedampfung ist bislang der Abstand zwischen diesen Abschlüssen und dem kapillarförmigen Entladungsabschnitt sehr groß gehalten worden; man vergleiche hierzu beispielsweise die einen Hochtempe ratur-nampflaser betreffende deutsche Auslegeschrift 1 299 779. Ein Abstand von Entladungsrohrabschluß zur Elektrode, der nicht zur Entladung benutzt werden kann, bedeutet jedoch für den laser eine verlorene Baulänge, die allgemein im Interesse eines kompakten Laseraufbaus möglichst gering zu halten ist.
Darüberhinaus wird durch jede zusätzliche Länge des Entladungsrohres auch der Versuch erschwert, einen frequenzstabilen oder spektral hochreinen Laserausgang zu erzeugen; denn bekanntlich schrunpft der Frequenzunterschied zwischen axialen Moden mit wachsendem Abstand zwischen den Reflektoren des Laserresonators und damit wird eine Selektion unter diesen Moden mit zunehmender Ent]adungsrohrlä.nge zwangsläufig schwieriger.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei einem Laser der eingangs genannten Art den geschilderten Nachteil weitgehend zu beseitigen. Zur Lösung wird für den genannten Laser erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Entladungsrohr außerhalb der Entladungsstrecke vor luindestens einem der optischen Elemente eine Kühifalle in Form eines besonders gekühlten Wandungsteiles enthält.
Bei einem erfindungsgemäßen Laser wird die Kühlung des besonders gekühlten Wandungsteils derart vorgenommen, daß sich praktisch kein i.letalldampf jenseits dieses Wandungsteiles niederschlägt, so daß die Entladungo--rohrabschlüsse somit nahezu kondensatfrei bleiben und dabei die Baulänge des Lasers ohne Herabsetzung der Laserausgangsleistung um ein gutes Stück verkürzt ist.
Anhand dreier Figuren soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen näher erläutert werden. Einander entsprechende Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen: Figur 1 ein in der Seitenansicht schematisch dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lasers Figur 2 in der gleichen Darstellungsweise wie Figur 1 das kathodenseitige Ende eines zweiten Ausfü.-hrungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lasers und Figur 3 das Ausführungsbeispiel der Figur 1 im Schnitt III-III.
In den Figuren sind erfindungsunwesentliche Teile weggelassen.
Figur 1 eigt das Entladungsrohr eines erfindungsgemläßen Lasers. Dabei sind mit 1 die Entladungsrohrhülle, mit 2 deren üblicherweise zu einer Kapillare verengten Entladungsabschnitt und mit 3, 4 die optischen Entladungsrohrabschlüsse, in diesem Pall Brewster-Fenster, bezeichnet.-Das Entladungsrohr dieses Ausführungsbeispiels eist einen einzigen Entladungsabsehnltt auf, begrenzt durch eine Kathode 5 und eine Anode 6. In der Figur nicht eingezeichnet sind die elektrische Versorgung der Entladungsröhre sowie die üblicherweise am anodenseitigen Entladungsrohrende befindliche Metalldampf quelle.
Wird der Laser gezündet, so sammelt sich Metalldampf im Laufe des Betriebes im Bereich der Elektroden - und zwar wegen einer Metalldampfkataphorese vornehmlich im Bereich der Kathode - und schlägt sich dort in kühleren Bereichen rfteder.
Um dabei die optischen Abschlüsse des Entladungsrohres vor einer Metallbedampfung zu schützen, ist gemäß der Erfindung ein als Kühlfalle wirkendes besonders gekühltes Wandungsteil der Entladungsröhre in Form eines Metallringes 7 vorgesehen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Metallring 7 aus Grunden der genannten Dampfkataphorese lediglich zwischen der Kathode und dem dieser benachbarten besonders gefährdeten Brewster-Fenster eingefügt. Zur Erhöhung der Kühlleistung ist dem Metallteil 7 ein als geschwärzter Kühlsten 8 mit Kühlrippen 9 ausgebildeter Kühlkörper aufgesteckt.
Die in figur 2 dargestellte Entladungsröhre des zweiten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von der des ersten Ausführungsbeispiels im wesentlichen dadurch, daB der Entladungsrohrabschnitt zwischen der Kathode 5 und dem Metallring 7 ebenfalls einen zu einer Kapillare verengten Innenquerschnitt 10 aufweist. Dieser zusätzliche Kapillarenabschnitt in der Entladungsröhre dient in Weiterbildung der Erfindung dazu, zwischen der Kathode 5 einerseits und de:;-besonders gekühlten Wandungsteil als Hilfsanode andererseIts eine Hilfsentladnung erzeugen zu können. Aufgrund der oben genannten Katathorese - dem Diffundieren des Metalldampfes -hin zur Kathode - erhöht diese an sich bekannte Maßnahme den Schutz des besonders gefährdeten kathodenseitigen Entladungsrohrabschlusses vor einer Metallbedampfung.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestelltelAusffihrungsbeispiele beschränkt. So braucht beisnielsweise das besonders gekühlte Wandungsteil nicht aus einem anderen llaterial als dem des übrigen Entladungsrohres zu bestehen. Auch kann das Entladungsrohr mehrere Entladungsabschnitte aufweisen, beispielsweise mit eier zentralen Anode und zwei den beiden Entladungsrohrabschlüssen benachbarten Kathoden ausgestattet sein. Schließlich ist für die Erfindung belanglos, ob die Entladungsrohrabschlüsse aus unter dem Brewster-Winkel geneigten Fenstern, aus anders angeordneten Fenstern oder bereits aus den Resonatorreflektoren selbst bestehen.
6 Patentansprüche 3 Figuren

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Mit einem Metalldampf arbeitender Laser mit einem von optischen Elementen abgeschlossenen Entladungsrohr, in dem mindestens zwei Elektroden angeordnet sind, die eine Entladungsstrecke begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsrohr (1) außerhalb der intladungsstrecke vor mindestens einem der optischen Elemente (3,4) eine Kühlfalle in Form eines besonders gekühlten Wandungsteiles (7) enthält.
2. Laser nach Anspruch 1 mit einer einem der optischen Elemente benachbarten Kathode, dadurch gekennzeichnet, daß sich der besonders gekühlte "landungsteil zwischen der Kathode und dem benachbarten optischen Element befindet.
3., Laser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekei-Äizeichnet, daß das besonders gekühlte Wandungsteil (7) metalllsch ist.
4. Laser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der besonders gekühlte Wandungsteil (7) aus einem Metallring besteht, dem ein Kühlkörper (8) aufgesetzt ist.
5. Metalldampflaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (8) ein geschwärzter Kühlsten ist.
6. Laser nach einem der Ansprüche 3 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsrohr zwischen dem besonders gekühlten Wandungsteil und einer Kathode der Entladungsstrecke die Form einer Kapillare hat, welche mit dem besonders gekühlten Wandungsteil als Hilfsanode eine Hilfsentladungsstrecke bildet.

L e e r s e i t e