DE2737226B2 - TEA laser amplifier - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen TEA (transverselyThe invention relates to a TEA (transversely

excited atmospheric pressure)-Laser-Verstärker, bestehend aus einem Gehäuse, das ein von einem Gasfluß umströmtes Elektrodensystem enthält, dessen erste der Hauptentladung dienende Elektrode mit einer nach außen führenden Hochspannungsleitung verbunden istexcited atmospheric pressure) laser amplifier, consisting from a housing which contains an electrode system around which a gas flow flows, the first of which is the Main discharge serving electrode is connected to a high voltage line leading to the outside

so und das bei Laserbetrieb an seiner geschlossenen Stirnseite einen den Laserstrahl in Richtung der anderen Stirnseite total reflektierenden Spiegel aufweist, der über die mechanische Stabilität gewährleistende Distanzelemente mit einem im Bereich dieser zweiten Stirnseite befestigten teildurchlässigen Spiegel verbunden ist, und das bei Verstärkerbetrieb anstelle der Spiegel je ein die verstärkte Laserstrahlung durchlassendes Abschlußfenster besitzt, wobei sowohl Spiegel als auch Abschlußfenster in der Höhe des Freiraums zwischen den Elektroden angeordnet sind.so and with laser operation on its closed end face one the laser beam in the direction of the other Front face has totally reflecting mirror, the spacer elements ensuring mechanical stability connected to a partially transparent mirror fastened in the area of this second end face is, and when the amplifier is in operation, instead of the mirrors, there is one that allows the amplified laser radiation to pass through Has closure window, both mirror and closure window in the height of the free space are arranged between the electrodes.

Ausführungen von TEA-Lasern der eingangs näher beschriebenen Art sind in den Fachaufsätzen »Simple Inexpensive Laboratory-Quality Rogowski TEA-Laser« von H.J.Seguin, K.Manes und J.Tulip derVersions of TEA lasers of the type described in more detail at the beginning are in the specialist articles »Simple Inexpensive Laboratory-Quality Rogowski TEA-Laser «by H.J.Seguin, K.Manes and J.Tulip der

Zeitschrift »The Review of Scientific Instruments«, Volume 43, Number 8, August 1972, Seiten 1134 bis 1139 und »Effects of low-ionization gas additive along with uv photopreionization on CO₂ TEA Laser operation«Journal "The Review of Scientific Instruments", Volume 43, Number 8, August 1972, pages 1134 to 1139 and "Effects of low-ionization gas additive along with uv photopreionization on CO ₂ TEA Laser operation"

von Eiichi Mori ic aw λ der Zeitschrift »Journal of Applied Physics«, VoL48, No.3, March 1977, Seiten 1229 bis 1239, beschrieben. Von Nachteil ist bei diesen Ausführungsformen der konstruktive Aufwand, die schlechte Zugänglichkeit des Gehäuseinneren sowie vor s allem der hohe Gasverbrauch und der geringe Gesamtwirkungsgrad, der größenordnungsmäßig etwa bei 8% liegtby Eiichi Mori ic aw λ of the journal »Journal of Applied Physics ", VoL48, No.3, March 1977, pp 1229 to 1239. This is a disadvantage Embodiments of the structural effort, the poor accessibility of the interior of the housing as well as in front of s Above all, the high gas consumption and the low overall efficiency, which is of the order of magnitude, for example is 8%

Nähere Angaben über die bei TEA-Lasem verwendbaren Elektrodensysteme sind der DE-AS 24 11 309 und ι ο dem Fachaufsatz »Die Rolle von ultravioletter Strahlung in TEA-COrDoppelentladungsIasern« von J. Tu-1 i ρ und H. S e g u i η der Zeitschrift »Laser Elektro-Optik« Nr. 5/1973, Seiten 19 bis 21,zu entnehmen.More detailed information on the electrode systems that can be used in TEA lasers are given in DE-AS 24 11 309 and ι ο the specialist article "The role of ultraviolet radiation in TEA-COr double discharge lasers" by J. Tu-1 i ρ and H. S egui η of the journal "Laser Elektro-Optik" No. 5/1973, pages 19 to 21, can be found.

Ferner ist auch aus der Fachzeitschrift »Optics and is Laser Technology«, Juni 1972, Seiten 121 bis 128, ein TEA-Laser bekannt Zu ihm gehört ein von einem Gasfluß umströmtes Elektrodensystem mit mindestens zwei einander gegenüberliegenden Elektroden, ein vollständig reflektierender und ein teildurchlässiger Spiegel, wobei die Spiegel in der Flöhe des Freiraumes zwischen den Elektroden angeordnet sind Der Laser weist sodann einen Anregungs- und einen Wärmeaustauscherraum auf, die über einen Gasführungskanal miteinander verbunden sind. Ob und gegebenenfalls in welcher Anordnung Distanzelemente verwendet werden, ist nicht gesagt Auch ist dieser Druckschrift keine Anregung dahingehend zu entnehmen, daß den Elektroden neben ihrer bestimmungsgemäßen auch noch eine andere Funktion — insbesondere nicht die einer Raumunterteilung — zugedacht istFurthermore, from the journal »Optics and is Laser Technology ", June 1972, pages 121-128 TEA laser known It includes an electrode system around which a gas flow flows and with at least two opposing electrodes, one fully reflective and one partially transparent Mirror, where the mirrors are arranged in the fleas of the space between the electrodes The laser then has an excitation and a heat exchanger chamber, which are connected via a gas duct are connected to each other. Whether and, if so, in what arrangement spacer elements are used, is not said Also this document is no suggestion to the effect that the In addition to their intended function, electrodes also have another function - in particular not that a room subdivision - is intended

Die DE-AS 20 33 825 zeigt und beschreibt einen Festkörperlaser mit einer parallel zur optischen Achse verlaufenden Innenwand, dessen Energie über eine Blitzlampe gezündet wird und bei dem die Kühlung indirekt durch unter hohem Druck stehenden Stickstoff erfolgt Das in Richtung bzw. parallel zur optischen Achse strömende Gas verbleibt über die ganze Laserlänge — also eine vergleichsweise lange Strecke — im Entladungsraum, bevor es durch senkrecht zur optischen Achse verlaufende Bohrungen der Innenwand in den Kühler-Lüfter-Raum strömt Eine solche Gasführung ist zwar bei einem Festkörperlaser nicht nachteilig, weil hier das Gas kein Lasermaterial ist, sondern ausschließlich Kühlzwecken dient Für einen TEA-Laser mit elektrischer Gasentladung und direkter Kühlung des Lasergases ist diese Gasführung dagegen ungeeignet, weil es hier auf eine schnelle Gaserneuerung ankommt und das Gas deshalb nur eine möglichst kurze Strecke im Entidungsraum verbleiben darf.DE-AS 20 33 825 shows and describes a solid-state laser with a parallel to the optical axis running inner wall, the energy of which is ignited by a flash lamp and which provides cooling This takes place indirectly through nitrogen under high pressure in the direction or parallel to the optical The gas flowing through the axis remains over the entire length of the laser - a comparatively long distance - In the discharge space, before it goes through holes in the inner wall that run perpendicular to the optical axis flows into the cooler-fan space. Such gas routing is not possible with a solid-state laser disadvantageous because here the gas is not a laser material, but is used exclusively for cooling purposes TEA lasers with electrical gas discharge and direct cooling of the laser gas are in contrast to this gas flow unsuitable because rapid gas renewal is important here and the gas therefore only needs one if possible may remain in the decision-making room for a short distance.

Die Aufgabe der Erfindung wird in der Entwicklung eines TF.A-Lasers gesehen, der trotz eines vergleichsweise einfachen Aufbaus einen guten Gesamtwirkungsgrad und einen geringen Gasverbrauch besitztThe object of the invention is seen in the development of a TF.A laser, which despite a comparatively simple structure has a good overall efficiency and low gas consumption

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Gehäuse mit Hilfe einer Masseschiene in der die zweite, der Hauptentladung dienende Elektrode des Elektrodensystems integriert ist in einen Resonator- bzw. Entladungsraum sowie einen Kühler-Lüfter-Raum unterteilt ist und diese beiden Kammern über einen gehäuseaußenseitig verlaufenden Gasführungskanal miteinander verbunden sind.According to the invention, this object is achieved in that the housing with the help of a ground rail in the second electrode of the electrode system serving the main discharge is integrated in a resonator or discharge space and a cooler-fan space is divided and these two chambers above a gas duct running on the outside of the housing are connected to each other.

Dieses geschlossene System bedingt einen sparsamen Gashaushalt Durch die genau an der kritischen Stelle angeordnete Masseschiene erfolgt eine gezielte Warmeabfuhr sowie die Erzeugung eines Gesamtwirkungsgrades von etwa 20^. Die den Innenraum etwa im Mittenbereich durchlaufende Masseschiene bewirkt außerdem eine beachtliche mechanische Stabilität sowie die Einsparung zusätzlicher Bauelemente, die neben dem Aufwand eine unerwünschte Kantenbildung innerhalb des Systems bedeuten. Kanten sind insofern problematisch, weil sie die Gefahr von Gaswirbeln und SpannungsQberschlägen mit sich bringen. Durch diese Konzeption wird außerdem gewährleistet, daß das Gus nur eine kurze, quer zur optischen Achse verlaufende Strecke im Entladungsraum verbleibt, um anschließend sofort wieder dem Regenerierungsprozeß zugeführt zu werden.This closed system requires an economical gas budget due to the precisely at the critical point A specific heat dissipation as well as the generation of an overall efficiency takes place of about 20 ^. Which the interior about in The ground bar running through the center area also provides considerable mechanical stability as well the saving of additional components, which in addition to the expense, an undesirable edge formation mean within the system. Edges are problematic in that they pose a risk of gas vortices and Bring voltage flashovers with them. Through this The conception also ensures that the Gus is only a short one that runs transversely to the optical axis Distance remains in the discharge space, only to be immediately fed back to the regeneration process will.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die als Masseschiene ausgebildete zweite Elektrode parallel zur optischen Achse verläuft und in einer zu dieser Achse parallelen Ebene gebohrte oder eingegossene Kanäle aufweist die geradlinig oder in Mäanderlinienform die Masseschiene durchlaufen, und daß zum anderen die zweite Elektrode des Elektrodensystems an der dem Resonator- bzw. Entladungsraum zugekehrten Seite der Masseschiene vorgesehen ist und ihm im Abstand der Höhe des «jasführungskanals als Gegenelektrode die erste, der Haupientladung dienende Elektrode gegenüberliegt Dadurch ergibt sich eine unmittelbare Kühlmöglichkeit des mit der MasKischiene verbundenen Elektrodenteils. Darüberhinaus wird eine induktivitätsarme Anpassung an den Hochspannungspulserzeuger möglich.An advantageous development of the invention provides that the second, designed as a ground rail Electrode runs parallel to the optical axis and drilled or in a plane parallel to this axis has cast-in channels that run through the ground rail in a straight line or in a meandering line shape, and that on the other hand the second electrode of the electrode system on the resonator or discharge space facing side of the ground rail is provided and at a distance of the height of the «jasführungskanals as Opposite electrode the first electrode serving the main discharge is opposite. This results in a possibility of immediate cooling with the mask rail connected electrode part. In addition, a Low-inductance adaptation to the high-voltage pulse generator possible.

Hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung ist es dabei von Vorteil, wenn das Gehäuse im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt besitzt und die einander gegenüberliegenden seitlichen Längswände einer jeden Gehäusehälfte jeweils eine über ihre ganze Länge verlaufende Ausnehmung aufweisen, in die der gehäuseaußenseitige Gasführungskanal mündet Der Resonator- bzw. Entladungsraum ist hierbei so ausgelegt daß die Mündung des Gasführungskanals in diesem Bereich zwischen den beiden Elektrodenteilen zu liegen kommt so daß für die Gasführung keinerlei zusätzliche Leitelemente erforderlich sind. Was die geometrischen Abmessungen des Gasführungskanals anbetrifft so besitzt dieser einen im wesentlichen C- oder U-förmig ausgebildeten Längsschnitt sowie über seine gesamte Länge einen entweder gleichmäßigen oder sich in Richtung auf den Resonator- bzw. Entladungsraum verjüngenden Querschnitt Letzterer trägt zu einer laminaren Schichtung des Gases in diesem Bereich bei.With regard to the structural design, it is advantageous if the housing is essentially Has a rectangular cross-section and the opposite side longitudinal walls of each Housing halves each have a recess running over their entire length into which the housing exterior Gas guide channel opens out. The resonator or discharge space is designed in such a way that the mouth of the gas duct comes to lie in this area between the two electrode parts so that no additional guide elements are required for the gas flow. As for the geometric As far as dimensions of the gas duct are concerned, it is essentially C- or U-shaped formed longitudinal section and over its entire length an either uniform or in The cross section tapering towards the resonator or discharge space contributes to a laminar stratification of the gas in this area.

Im Gasführungskanal befindet sich zweckmäßigerweise eine seinem Querschnitt angepaßte Vorrichtung zur Gasreinigung bzw. -regenerierung. Dieselbe kann aus einem Molekularsieb, einem Gastrocknungsgefäß, einer Oxydationsstufe, einer Reduktionsstufe oder auch einer Kombination dieser Einzelaggregate bestehen, wobei es ohne Belang ist an welcher Stelle diese Voi nchtung den Querschnitt des Gasführungskanals durchspannt; ausgenommen den Resonator- bzw. Entladungsraum, der dem Elektrodensystem vorbehalten ist, kann die Gasreinigungs- bzw. -regenerierungsvorrichtung praktisch an jeder Stelle der ringförmigen Seitenkammern oder auch des Kühler-Lüfter-Raums vorgesehen werden.A device adapted to its cross-section is expediently located in the gas duct for gas cleaning or regeneration. The same can be obtained from a molecular sieve, a gas drying vessel, an oxidation stage, a reduction stage or a combination of these individual units exist, it is irrelevant at which point this Voi nchtung the cross-section of the gas duct spanned; except for the resonator or discharge space, which is reserved for the electrode system the gas purification or regeneration device can practically at every point of the ring-shaped side chambers or the cooler-fan space are provided.

Was die Anzahl und räumliche Anordnung der die beiden Spiegel verbindenden Distanzelemente anbetrifft, so ist es sinnvoll, wenn dieselben aus wenigstens drei außerhalb oder zum Teil außerhalb des Gehäuses sowie parallel tv optischen Achse verlaufenden Stangen geringer Wärmeausdehnung, wie z. B. (Glas-) Keramik oder Invarstahl, bestehen. In diesem Zusammenhang kann es ferner sinnvoll sein, wenn innerhalbAs for the number and spatial arrangement of the spacer elements connecting the two mirrors, it makes sense if the same consists of at least three outside or partly outside of the housing and parallel tv optical axis extending rods of low thermal expansion, such as. B. (glass) ceramics or Invar steel exist. In this context it can also be useful if within

des Gehäuses parallel zur Masscschicnc und in Abstand zu ihr eine weitere Wand eingezogen ist und der so entstandene Raum zwischen Wand und Masseschiene der Aufnahme von die beiden Spiegel verbindenden Distanzelementen dient Letztere vermitteln dem gesamten Aufbau eine vergleichsweise große Stabilität und Robustheitof the housing parallel to the Masscschicnc and at a distance Another wall has drawn in to it and the space created between the wall and the ground rail The latter is used to convey the spacing elements connecting the two mirrors entire structure a comparatively high stability and robustness

Von großem Vorteil ist daruberhinaus die Servicefreundlichkeit der erfindungsgemäßen Konzeption, weil die der Masseschiene beidseitig gegenüberliegenden Gehäuseseiten mittels O-Ringen und Schrauben deckeiförmig abnehmbar mit dem übrigen Gehäuse verbunden sind. Dadurch ergibt sich eine jederzeit leichte Eingriffsmöglichkeit sowohl in den Resonator- bzw. Entladungsraum als auch in den Kühler- bzw. Lüfterraum. Dabei ist der den Resonator- bzw. Entladungsraum verschließende Deckel in einfachster Weise mit zum Elektrodensystem führenden Hochspannungsdurchführungen versehen.Another great advantage is the ease of service the conception according to the invention, because the ground rail on both sides opposite The sides of the housing are connected to the rest of the housing in the form of a cover and can be removed by means of O-rings and screws are. This results in an easy way to intervene at any time, both in the resonator and Discharge space as well as in the cooler or fan space. The cover that closes the resonator or discharge space is included in the simplest way high-voltage bushings leading to the electrode system.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht das Gehäuse aus Metall, (Glas-)Keramik oder Quarzgut und die Masseschiene aus thermisch und elektrisch leitendem Material, wie z. B. aus Cu, Al oder VA-Stahl.According to a further feature of the invention, the housing consists of metal, (glass) ceramic or quartz material and the ground bar made of thermally and electrically conductive material, such as. B. made of Cu, Al or VA steel.

Im folgenden werden an Hand einer Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, wobei die in den einzelnen Figuren einander entsprechenden Teile dieselben Bezugszeichen aufweisen. Es zeigtIn the following, exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to a drawing, the parts corresponding to one another in the individual figures having the same reference numerals. It shows

Fig. I einen Querschnitt durch einen TEA-Laser mit vier außerhalb des Gehäuses angeordneten Distanzelementen und einer den Gehäuseinnenraum unterteilenden Masseschiene,Fig. I shows a cross section through a TEA laser with four spacer elements arranged outside the housing and one dividing the housing interior Ground rail,

Fig.2 eine perspektivische Teilansicht des Lasers gemäß F i g. 1 undFIG. 2 shows a perspective partial view of the laser according to FIG. 1 and

Fig.3 einen Querschnitt durch einen TEA-Laser gemäß Fig. 1, jedoch mit nur zwei außerhalb des Gehäuses angeordneten Distanzelmenten sowie einem dritten, das zwischen der Masseschiene und einer weiteren, hierzu parallelen Wand angeordnet ist.3 shows a cross section through a TEA laser according to FIG. 1, but with only two spacer elements arranged outside the housing and one third, which is arranged between the ground rail and another wall parallel thereto.

Fig. 1 zeigt einen TEA-Laser 1. dessen z.B. aus Metall, (Glas-)Keramik oder Quarzgut bestehendes Gehäuse 2 einen rechteckförmigen Querschnitt besitzt und von einer z. B. aus Cu, Al oder einem VA-Material bestehenden Masseschiene 3 in zwei Hälften untergliedert wird, deren — jeweils in Blickrichtung gesehen — obere Hälfte den Resonator- bzw. Entladungsraum 5 und deren untere Hälfte den Kühler-Lüfter-Raum 6 enthält In letzterem ist wenigstens ein von Kühlrippen 24 umgebener Gasumwälzer 25 vorgesehen (Fig. 3).Fig. 1 shows a TEA laser 1. Its made of metal, (glass) ceramic or fused silica, for example Housing 2 has a rectangular cross-section and from a z. B. made of Cu, Al or a VA material existing earth rail 3 is divided into two halves, each of which - viewed in the direction of view - upper half the resonator or discharge space 5 and the lower half the cooler / fan space 6 In the latter, at least one gas circulator 25 surrounded by cooling fins 24 is provided (FIG. 3).

Die Masseschiene verläuft parallel zur optischen Achse und zur Längsachse des Gehäuses. Sie enthält kreiszylindrisch gebohrte oder miteingegossene Kühlkanäle 4, die sowohl untereinander als auch zur optischen Achse bzw. zur Gehäuselängsachse parallel verlaufen. Bei anderen Ausführungsbeispielen ist selbstverständlich auch ein anderer Querschnitt und Richtungsverlauf dieser Kanäle möglich, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird. In vorliegendem Ausführungsbeispiel ist ihr Verlauf geradlinig; aber auch eine Schlangen- oder Mäanderlinienform oder dgL ist denkbar.The ground rail runs parallel to the optical axis and the longitudinal axis of the housing. It contains circular cylindrical drilled or cast-in cooling channels 4, which both with each other and for optical axis or to the housing longitudinal axis run parallel. In other exemplary embodiments, it goes without saying a different cross-section and directional course of these channels is also possible without this the scope of the invention is left. In the present embodiment, their course is straight; but also a serpentine or meander line shape or the like is conceivable.

Die — wiederum in Blickrichtung gesehen — seitlichen Längswände 21 bzw. 21' der Gehäusehälften weisen jeweils eine über ihre ganze Länge verlaufende Ausnehmung 7 bis T" auf, von denen die Ausnehmungen 7 raid T bzw. 7" und T" gehäuseauSenseitig durch je einen C- oder U-förmig ausgebildeten Gasführungskanal 8 miteinander verbunden sind. Sein gleichmäßiger Querschnitt verjüngt sich lediglich im Bereich dei Ausnehmung 7, kann bei einem anderen, zeich neriscl nicht dargestellten Ausführungsbeispiel aber aucl durchgehend gleichmäßig ausgebildet sein. Eine mehl 5 oder weniger leichte Zuspitzung des Gasführungskanal! kann auch noch im Bereich der Ausnehmung T vorgesehen sein. Dem Querschnitt des Gasführungska nals ist im Bereich der Ausnehmung T" ein« Vorrichtung 9 zur Gasreinigung und -regenerierungThe side longitudinal walls 21 and 21 'of the housing halves - again seen in the direction of view - each have a recess 7 to T " running over their entire length, of which the recesses 7 raid T or 7" and T "on the housing exterior by a C each - or U-shaped gas guide channel 8. Its uniform cross-section tapers only in the area of the recess 7, but in another embodiment not shown in the drawing it can also be continuously uniform can also be provided in the area of the recess T. In the area of the recess T ″ in the cross section of the gas duct there is a device 9 for gas cleaning and regeneration

ίο angepaßt. Dieselbe kann ein Molekularsieb, eir Gastrocknungsgefäß, eine Oxydationsstufe oder eine Reduktionsstufe sein, wobei auch Kombinationen dieser Aggregate vorstellbar sind. Bei anderen zeichnerisch nicht dargestellten Ausfuhrungsbeispielen kann dieίο adapted. The same can be a molecular sieve, eir Gas drying vessel, an oxidation stage or a reduction stage, and combinations of these Aggregates are imaginable. With others graphically exemplary embodiments not shown can

ι ί Gasreinigungs- und -regenerierungsvorrichtung auch ar einer beliebigen anderen Stelle des Gasführungskanal 8, z. B. in einer der Ausnehmungen 7 bis T". liegen. Sie reinigt das durch den Kühler-Lüfter-Raum oder aucl· durch pinen npwisspn Flplttrnrlpnahlrao vpr<u^hmut7tpι ί gas cleaning and regeneration device ar any other point of the gas duct 8, z. B. in one of the recesses 7 to T ". It cleans the through the cooler-fan space or also through pin npwisspn Flplttrnrlpnahlrao vpr <u ^ hmut7tp

Gas.Gas.

Im Resonator- bzw. Entladungsraum S ist da Elektrodensystem 10, 11 untergebracht, wobei das dei Entladung dienende Teil 10 in der Masseschiene 3 integriert ist, während die Elektrode U dem Teil IGIn the resonator or discharge space S is there Electrode system 10, 11 housed, the dei Discharge serving part 10 is integrated in the ground bar 3, while the electrode U the part IG

-¹I etwa im Abstand der Höhe des Gasführungskanals f gegenüberliegt Dieser Elektrodenabstand wurde ge wählt, weil der Raum zwischen den Elektroden 10 und 11 sozusagen die Fortsetzung des seitlich hiervon in die Längswände 21 bzw. 21' einmündenden Gasführungska- ¹ I spaced approximately the height of the gas guide channel is opposed to f This electrode spacing was ge selected, because the space between the electrodes 10 and 11 as it were a continuation of the side thereof 'opening into the longitudinal walls 21 and 21 Gasführungska

>o nals 8 ist, ai^ir dem das Lasergas, z. B. CO₂- odei Stickstoffgas, in der Regel mit gr>ßer Geschwindigkei und einem Druck in der Größenordnung von 1 bar in den Elektrodenbereich gelangt um dort von den Elektroden IO und 11 angeregt zu werden. Diese Elektrodenanordnung kann — wie dargelegt — aus zwei Elektroden oder aber auch aus zwei Elektroden und einer oder mehreren Hilfselektroden bestehen, wie dies etwa in der DE-PS 24 11 309 oder auch der DE-OS 25 23 153 beschrieben ist Um das Gas für die Hauptentladung leitend zu machen, kommt es zwischen den Hilfselektroden und den Hauptelektroden oder auch einer Hauptelektrode zu einer Vorionisation bzw, Vorentladung und anschließend zwischen den Elektroden 10 und 11 zu der Hauptentladung. Hierbei kann der> o nals 8, ai ^ir which the laser gas, e.g. B. CO ₂ - or nitrogen gas, usually with greater speed and a pressure in the order of magnitude of 1 bar reaches the electrode area in order to be excited there by the electrodes 10 and 11. This electrode arrangement can - as stated - consist of two electrodes or two electrodes and one or more auxiliary electrodes, as described in DE-PS 24 11 309 or DE-OS 25 23 153 To make the main discharge conductive, a pre-ionization or pre-discharge occurs between the auxiliary electrodes and the main electrodes or also a main electrode, and then the main discharge between the electrodes 10 and 11. Here the

Ί5 Zeitraum zwischen Vor- und Hauptentladung im Hinblick auf eine maximale Ausgangsenergie des Lasers elektronisch variiert und optimiert werden. Es muß aber — um ein Zusammenbrechen der Spannung zu vermeiden — bei nur zwei Elektroden schnellerΊ5 Period between pre-discharge and main discharge in With regard to a maximum output energy of the laser can be electronically varied and optimized. But it has to - to avoid a collapse of the voltage - faster with only two electrodes

so geschaltet werden als wenn auch noch Hilfselektroden mitverwendet werden.are switched as if auxiliary electrodes are also used.

Die der Masseschiene 3 beidseitig gegenüberliegenden Gehäuseseiten 12 und 12* sind deckeiförmig ausgebildet und mittels O-Ringen 13 und Schrauben 14 abnehmbar mit dem übrigen Gehäuse 2 verbunden. Durch den Decke! 12 ist mit Hufe eines Isolators 15 die Hochspannungsleitung 22 an die Elektrode 11 geführtThe housing sides 12 and 12 * opposite the ground rail 3 on both sides are in the shape of a cover designed and detachably connected to the rest of the housing 2 by means of O-rings 13 and screws 14. Through the ceiling! 12 is with an insulator 15 hooves High-voltage line 22 led to the electrode 11

Mit 16 sind vier stangenförmige Distanzelemente bezeichnet, deren Anordnung und Funktion vor allem aus Fig.2 hervorgeht Sie verlaufen parallel zur optischen Achse beiderseits der Einmündung des Gasführungskanals 8 in den Resonator- bzw. Entladungsraum 5. Ihre Enden sind jeweils über eine Platte 17 miteinander verbunden, wobei in Fig.2 aus GründenWith 16 are four rod-shaped spacer elements referred to, the arrangement and function of which can be seen mainly from Fig.2 They run parallel to optical axis on both sides of the confluence of the gas guide channel 8 in the resonator or discharge space 5. Their ends are connected to one another via a plate 17, in FIG. 2 for reasons

der Obersicht nur das eine Ende gezeichnet ist An beiden Platten ist über justierbare Halterungen je ein Spiegel 18 befestigt Einer dieser Spiegel kann dabei auch starr angeordnet sein, sofern seine Lage exaktthe top only one end is drawn on A mirror 18 is attached to each of the two plates via adjustable brackets. One of these mirrors can thereby can also be arranged rigidly, provided that its location is exact

senkrecht zur optischen Achse ausgerichtet ist. Ihre Lage in bezug auf die Elektroden 10,11 geht aus F i g. 3 hervor, wo die Spiegel im Bereich des Freiraums zwischen diesen Elektroden strichpunktiert angedeutet ist. Der am strahlenaustrittseitigen Ende montierte Spiegel ist teildurchlässig, während der andere, ihm gegenüberliegende Spiegel totalreflektierend ausgebildet ist.is aligned perpendicular to the optical axis. Her The position in relation to the electrodes 10, 11 is shown in FIG. 3 where the mirror in the area of the free space between these electrodes is indicated by dash-dotted lines is. The mirror mounted on the end of the beam exit is partially transparent, while the other mirror is him opposite mirror is designed to be totally reflective.

Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen im wesentlichen nur durch die Anzahl und Anordnung der Distanzelemente. Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel sind die Spiegel 18 bzw. die sie tragenden Platten 17 nur an drei Distanzelementen, also der geringstmöglichen Zahl von Punkten, die für die Definition einer Fläche erforderlich ist, befestigt. Unterhalb der Masseschiene 3 und parallel zu ihr ist die Trennwand 19 eingezogen. Der so entstandene Raum 20 zwischen Wand und Masseschiene dient der Aufnahme des Distanzelementes 16', das bei dieser Variante innerhalb des Gehäuses 2 zuThe embodiment according to FIG. 3 differs from that described above essentially only through the number and arrangement of the spacer elements. In this exemplary embodiment are the mirrors 18 or the plates 17 supporting them only on three spacer elements, that is to say the smallest possible number fixed by points necessary to define a surface. Below the ground rail 3 and the partition 19 is drawn in parallel to it. The resulting space 20 between the wall and the ground rail is used to accommodate the spacer element 16 ', which in this variant within the housing 2 to

s liegen kommt Die beiden anderen Distanzelemente 16 dagegen verlaufen gehäuseaußenseitig unmittelbar unterhalb des Deckels 12.The other two spacer elements 16, on the other hand, run directly on the outside of the housing below the lid 12.

Insgesamt gesehen handelt es sich hierbei um einen herstellungstechnisch leicht zu realisierenden, wenigOn the whole, this is something that is easy to implement in terms of production technology, but little

ίο störanfälligen und hinsichtlich seines Wirkungsgrades ausgesprochen günstigen TEA-Laser, der als Sender und als Verstärker Verwendung finden kann. In letzterem Falle müssen lediglich die Spiegel 18 durch Abschlußfenster ersetzt werden, die die verstärkteίο susceptible to failure and in terms of its efficiency extremely inexpensive TEA laser that can be used as a transmitter and amplifier. In In the latter case, only the mirrors 18 have to be replaced by closing windows that reinforce them

Laserstrahlung hindurchlassen.Let laser radiation through. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (12)

Patentansprüche:Patent claims: t, TEA-Laser-Verstärker (transversal angeregter Gaslaser für Atmosphärendruck), bestehend aus einem Gehäuse (12, 12', 21), das ein von einem Gasfluß umströmtes Elektrodensystem (10, U) enthält, dessen erste, der Hauptentladung dienende Elektrode (U) mit einer nach außen führenden Hochspannungsleitung (22) verbunden ist, und das bei Laserbetrieb an seiner geschlossenen Stirnseite einen den Laserstrahl in Richtung der anderen Stirnseite total reflektierenden Spiegel (18) aufweist, der Ober die mechanische Stabilität gewährleistende Distanzelemente (16) mit einem im Bereich dieser zweiten Stirnseite befestigten teildurchlässigen Spiegel (18) verbunden ist, und das bei Verstärkerbetrieb anstelle der Spiegel je ein die verstärkte Laserstrahlung durchlassendes Abschlußfenster besitzt, wobei sowohl Spiegel als auch Abschlußfenster in der Höhe des Freiraums zwischen den Elektroden (10, 11) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) mit Hilfe einer Masseschiene (3), in der die zweite, der Hauptentladung dienende Elektrode (10) des Elektrodensystems (10,11) integriert ist, in einen Resonator- bzw. Entladungsraum (5) sowie einen Kühler-Lüfter-Raum (6) unterteilt ist und diese beiden Kammern über einen gehäuseaußenseitig verlaufenden Gasführungskanal (8) miteinander verbunden sind.t, TEA laser amplifier (transversely excited Gas laser for atmospheric pressure), consisting of a housing (12, 12 ', 21) which is one of a The electrode system (10, U) around which the gas flows, the first of which is used for the main discharge Electrode (U) is connected to a high-voltage line (22) leading to the outside, and that with laser operation on its closed end face one the laser beam in the direction of the other Front face totally reflecting mirror (18), the upper ensuring the mechanical stability Spacer elements (16) with a partially permeable one fastened in the area of this second end face Mirror (18) is connected, and when the amplifier is used instead of the mirror, the amplified one Has a closure window permitting laser radiation, with both a mirror and a closure window are arranged at the level of the free space between the electrodes (10, 11), characterized in that that the housing (2) with the help of a ground bar (3) in which the second, the main discharge serving electrode (10) of the electrode system (10,11) is integrated into a resonator or Discharge space (5) and a cooler-fan space (6) is divided and these two chambers are connected to one another via a gas duct (8) running on the outside of the housing. 2. TEA-Laser-Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Masseschiene (3) ausgebildet, zweite Elektrode (10) parallel zur optischen Achse verläuft :-nd in einer zu dieser Achse parallelen Ebeo". gebohrte oder eingegossene Kanäle (4) aufweist2. TEA laser amplifier according to claim 1, characterized in that the ground bar (3), the second electrode (10) runs parallel to the optical axis: -nd in an Ebeo " parallel to this axis. Drilled or cast channels ( 4) 3. TEA-Laser-Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (4) geradlinig oder in Mäanderlinienform die Masseschiene (3) durchlaufen.3. TEA laser amplifier according to claim 2, characterized in that the channels (4) are rectilinear or run through the ground rail (3) in a meander line shape. 4. TEA-Laser-Verstärker nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (10) des Elektrodensystems (10, 11) an der dem Resonator- bzw. Entladungsraum (5) zugekehrten Seite der Masseschiene (3) vorgesehen ist und ihm im Abstand der Höhe des Gasführungskanals (8) als Gegenelektrode die erste, der Hauptentladung dienende Elektrode gegenüberliegt4. TEA laser amplifier according to one of the preceding Claims, characterized in that the second electrode (10) of the electrode system (10, 11) is provided on the side of the ground bar (3) facing the resonator or discharge space (5) is and him at the distance of the height of the gas duct (8) as a counter electrode the first, the Main discharge serving electrode is opposite 5. TEA-Laser-Verstärker nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt besitzt und die einander gegenüberliegenden seitlichen Längswände (21; 21') einer jeden Gehäusehälfte jeweils eine über ihre ganze Länge verlaufende Ausnehmung (7 bis T") aufweisen, in die der gehäuseaußenseitige Gasführungskanal (8) mündet. 5. TEA laser amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (2) has a substantially rectangular cross-section and the opposing lateral longitudinal walls (21; 21 ') of each housing half each have a recess extending over their entire length (7 to T ") , into which the gas duct (8) on the outside of the housing opens. 6. TEA-Laser-Verstärker nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasführungskanal (8) einen im wesentlichen C- oder U-förmig ausgebildeten Längsschnitt sowie über seine gesamte Länge einen entweder gleichmäßigen oder sich in Richtung auf die Ausnehmung (7) verjüngenden Querschnitt besitzt6. TEA laser amplifier according to one of the preceding Claims, characterized in that the gas guide channel (8) has a substantially C- or U-shaped longitudinal section and an either uniform over its entire length or has a tapering cross section in the direction of the recess (7) 7. TEA-Laser-Verstärker nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gasführungskanal (8) eine seinem Querschnitt angepaßte Vorrichtung (9) zur Gasreinigung und -regenerierung vorgesehen ist.7. TEA laser amplifier according to one of the preceding Claims, characterized in that in the gas duct (8) one of its cross-sections adapted device (9) for gas cleaning and regeneration is provided. 8, TEA-Laser-Verstirker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (9) zur Gasreinigung und -regenerierung aus einem Molekularsieb, einem Gastrocknungsgefäß, einer Oxyda-8, TEA laser amplifier according to claim 7, characterized in that the device (9) for Gas cleaning and regeneration from a molecular sieve, a gas drying vessel, an Oxyda- tionsstufe, einer Reduktionsstufe oder auch einer Kombination dieser Einzelaggregate bestehttion stage, a reduction stage or a combination of these individual units 9. TEA-Laser-Verstärker nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die beiden Spiegel (18) verbindenden ,'Mstanzele-9. TEA laser amplifier according to one of the preceding Claims, characterized in that the 'Mstanzele- mente (16) aus wenigstens drei außerhalb oder zum Teil außerhalb des Gehäuses (2) sowie parallel zur optischen Achse verlaufenden Stangen geringer Wärmeausdehnung, wie z. B. (Glas-) Keramik oder Invarstahl, bestehen.elements (16) of at least three outside or partially outside of the housing (2) and parallel to the optical axis extending rods of low thermal expansion, such. B. (glass) ceramics or Invar steel. >5 > 5 10. TEA-Laser-Verstärker nach einem der vorausgehenden Ansrpüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (2) parallel zur Masseschiene (3) und in Abstand zu ihr eine weitere Wand (19) eingezogen ist und der so entstandene Raum zwischen Wand und Masseschiene der Aufnahme von die beiden Spiegel (18) verbindenden Distanzelementen (16') dient10. TEA laser amplifier according to one of the preceding Claims, characterized in that within the housing (2), parallel to the ground rail (3) and at a distance from it, another wall (19) is drawn in and the space created between the wall and the ground rail of the recording of the two mirrors (18) connecting spacer elements (16 ') is used 11. TEA-Laser-Verstärker nacli einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß11. TEA laser amplifier according to one of the preceding Claims, characterized in that die der Masseschiene beidseitig gegenüberliegendenthose opposite the ground rail on both sides Gehäuseseiten (12; 12') mittels O-Ringen (13) undHousing sides (12; 12 ') by means of O-rings (13) and Schrauben (14) deckeiförmig abnehmbar mit demScrews (14) cap-shaped removable with the übrigen Gehäuse (2) verbunden sind.remaining housing (2) are connected. 12 TEA-Laser-Verstärker nach Anspruch 11,12 TEA laser amplifier according to claim 11, dadurch gekennzeichnet, daß der den Resonatorbzw. Entladuvgsraum (5) verschließende Deckel (12) mit Hochspannungsdurchführungen (15) zum Elektrodensystem (10,11) versehen ist.characterized in that the resonator or. Unloading space (5) closing lid (12) is provided with high-voltage bushings (15) to the electrode system (10, 11). 12. TEA-Laser-Verstärker nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß12. TEA laser amplifier according to one of the preceding Claims, characterized in that das Gehäuse (2) aus Metall, (Glas-) Keramik oder Quarzgut und die Masseschiene (3) aus thermisch und elektrisch leitendem Material wie z. B. Cu, Al oder VA-Stahl bestehtthe housing (2) made of metal, (glass) ceramic or quartz material and the ground bar (3) made of thermal and electrically conductive material such as. B. Cu, Al or VA steel