DE3035702C2 - - Google Patents
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Description
Transversal gepumpte Excimer-Laser (TEA-Excimer-Laser) gewinnen
an Bedeutung nicht nur für wissenschaftliche Untersuchungen,
sondern auch in zunehmendem Maße für industrielle, technische
Anwendungen. Der Grund dafür liegt in ihren hohen Spitzenleistun
gen und kurzen Impulsdauern (die Abkürzung TEA-Laser bedeutet:
transversaly excited atmospheric pressure laser). Bei ihnen
wird das im Vergleich zu den longitudinal angeregten Gas-Lasern
(Heliumneon-Lasern) unter hohen Drucken (50 mbar bis mehrere
bar) stehende Lasergas durch eine homogene elektrische Entla
dung bei mehreren kV über zwei ausgedehnte Elektroden angeregt,
die sich gegenüberliegend parallel zur optischen Achse, der
Emissionsrichtung des Lasers, angebracht sind. Zum Aufbau von TEA-Lasern vgl. die
US-PS 41 50 343, zur
Definition des Excimer-Lasers siehe z. B. "Physics Today", Mai
1978, Seiten 32 bis 39, insbesondere linke und mittlere Spalte
auf Seite 32.
Aufgrund der Verlagerung des Einsatzschwerpunktes der TEA-Excimer-Laser
in den industriellen Bereich rücken Fragen der Wirtschaftlich
keit und damit des Wirkungsgrades und der optischen Energie
eines Einzelimpulses immer stärker in den Vordergrund. Einen
wesentlichen Bestandteil eines
TEA-Excimer-Lasers bildet die Vorionisierungseinheit. 0,01 µs
bis 1 µs vor dem Zünden der Hauptentladung des Lasers werden im
Lasergas Ladungsträger durch eine ionisierende UV-Strahlung
erzeugt, die von der Vorionisierungseinheit emittiert wird.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorionisierungs-Anordnung in
einem transversal angeregten Excimer-Laser,
bestehend aus mindestens einer rohrförmigen
UV-Strahlungsquelle, welche im Entladungsraum zwischen den
einander gegenüberliegenden Laser-Elektroden der Laserkammer
und parallel zur optischen Achse des Lasers angeordnet ist und
welche mittels das Lasergehäuse durchdringender elektrischer
Leitungen an einen elektrischen Impulsgenerator angeschlossen
ist.
Ein solcher gattungsgemäßer Laser ist - abgesehen davon, daß
das bevorzugte Anwendungsgebiet der Excimer-Laser nicht er
wähnt ist - durch die US-PS 41 50 343 bekannt. Dort werden als
Vorionisierungs-Anordnung Xenon-Blitzlampen oder Niederdruck-Luftentladungslampen be
nutzt, deren UV-Quanten zur Vorionisierung eines Excimer-Lasers
keine ausreichende Quantenenergie aufweisen. Im Quarzglas der
Xenon-Lampen werden wesentliche Wellenlängen, nämlich diejeni
gen mit λ<250 nm, nicht durchgelassen. Außerdem ist ein
kurzer Entladungsimpuls, welcher weniger als 50 ns andauert,
nicht möglich. Schließlich muß auf die hohe Induktivität der
longitudinalen Entladung der Blitzlampen verwiesen werden,
welche für TEA-Excimer-Laser
nicht tolerabel ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorionisierungs-
Anordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definierten
Aufbauform zu schaffen, mit welcher eine gleichmäßigere Vor
ionisierung innerhalb der Laserkammer bei besserem Wirkungsgrad
erreichbar ist. Außerdem soll die neue Vorionisierungs-Anord
nung eine lange Standzeit aufweisen.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe durch die im Kenn
zeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vor
teilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 6
angegeben.
Zwar sind für CO2-Laser bereits Gleitfunkenstrecken bekannt,
siehe JETP-Letters, Bd. 21, Nr. 7, 1975, Seiten
194, 195, jedoch entstehen bei den dort beschriebenen
Gleitfunkenstrecken die Gleitfunken auf parallel zu den Laser-
Elektroden angeordneten modifizierten Metallplatten, letztere
überzogen mit dünnen dielektrischen Schichten. Zur Vermeidung von ungleichmäßig fortschreitenden Gleitfunken ist dort vorgeschlagen, die Oberfläche der dielektrischen Schicht mit einem Lack zu überziehen, der fein verteilten Puder aus Barium, Kupfer oder Graphit enthält. In dem
genannten Dokument wird auch über einen Modell-Laser mit Gleitfunkenerzeugung an
der Oberfläche einer Glasröhre berichtet.
Im folgenden wird anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellen
den Zeichnung die Erfindung noch näher erläutert. Darin zeigt
in vereinfachter Darstellung
Fig. 1 die Gleitfunkenstrecke in einem Längsschnitt;
Fig. 2 einen Querschnitt durch die zugehörige Laserkammer mit
zwei spiegel- und punktsymmetrisch den beiden Laser-
Elektroden zugeordneten Gleitfunkenstrecken als Vorioni
sierungs-Anordnung und
Fig. 3 das Ersatzschaltbild eines Hochspannungs-Impulsgenera
tors für die Vorionisierungs-Anordnung.
Die parallel zur optischen Achse 1 des Lasers L (Fig. 2) ausge
dehnte Gleitfunkenstrecke G ist wie in Fig. 1 dargestellt aufge
baut. In ein dünnwandiges Rohr Ke möglichst hoher Spannungsfestig
keit - vorzugsweise Al2O3-Keramik hochrein - wird ein Innenlei
ter I, z. B. aus Kupfer, eingebracht. Über das Keramikrohr Ke wer
den n Röhrchen R, nämlich r1, r2 . . . usw., aus einem leitenden und
halogenbeständigen Material, z. B. Edelstahl oder Kupfer, geschoben.
Die Röhrchen R werden an einem oder an beiden Enden abgeschrägt,
wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, so daß sich zwischen zwei Röhrchen R, die
auf das Rohr Ke gefädelt sind, am Umfang ein Spalt S
variablen Abstands ergibt. Die Einzelröhrchen werden
auf dem Rohr Ke so ausgerichtet, daß die engste Spalt
weite Smin in einer geraden Linie - Funkenlinie f -
verläuft, wie es in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist.
Die ausgedehnte Gleitfunkenstrecke G wird in das Laser
rohr L eingebracht, wie es in Fig. 2 m Querschnitt dar
gestellt ist. Das Laserrohr L wird aus den Metallelek
troden E1, E2 und dem Lasergehäuse LG gasdicht zusammen
gesetzt. Die Gleitfunkenstrecke G verläuft jeweils
parallel zu den Elektroden und ist in eine Nische N des
Lasergehäuses LG eingelassen, um die Ausbildung von
Funkenkanälen zu den Elektroden E1, E2 zu erschweren.
Die Gleitfunkenstrecke G ist in dem Laserrohr L so ein
zubauen, daß die Funkenlinie f dem Raum zwischen den
beiden Elektroden E1, E2, in dem die Gasentladung brennt,
zugewandt ist. In dem Laserrohr L können in besonders
vorteilhafter spiegelsymmetrischer Anordnung
zwei Gleitfunkenstrecken G, wie in Fig. 2 dargestellt,
eingebaut werden; grundsätzlich genügt aber schon eine
Gleitfunkenstrecke G. Als Material für das Lasergehäuse
LG wird eine hochreine Al2O3-Keramik verwendet.
Die Gleitfunkenstrecke G ist mittels einer nicht näher
dargestellten koaxialen Durchführung D durch das Laser
gehäuse LG über ein Kabel K geeigneten Wellenwiderstands
mit dem Impulsgenerator P verbunden, dessen Ersatzschalt
bild in Fig. 3 dargestellt ist. Der Impulsgenerator ist
aus einer Hochspannungsversorgung HV, den Kondensatoren
C1 und C2, einem niederinduktiven Hochspannungsschalter
S und den erforderlichen Zuleitungen aufgebaut. Durch
Schließen des Hochspannungsschalters, der eine Funken
strecke oder ein Thyratron sein kann, wird auf das
Kabel K ein Hochspannungsimpuls gegeben, dessen elek
trische Werte sich in bekannter Weise aus der Schaltung
ableiten lassen. Die elektrischen Parameter des Impuls
generators, des Kabels K und der Gleitfunkenstrecke G
sind so aneinander angepaßt, daß ein möglichst kurzer
reflexionsfreier Hochspannungsimpuls an der Gleitfunken
strecke G anliegt, welcher bewirkt, daß sich zwischen
den einzelnen Röhrchen R in der Funkenlinie f intensive
Lichtblitze ausbilden, die das Lasergas vorionisieren.
Claims (6)
1. Vorionisierungs-Anordnung in einem transversal ange
regten Excimer-Laser, bestehend aus mindestens einer rohr
förmigen UV-Strahlungsquelle, welche im Entladungs
raum zwischen den einander gegenüberliegenden Laser-
Elektroden der Laserkammer und parallel zur optischen
Achse des Lasers angeordnet ist und welche mittels
das Lasergehäuse durchdringender elektrischer Leitun
gen an einen elektrischen Impulsgenerator angeschlos
sen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die rohrförmige UV-Strahlungsquelle eine Röhrchen-
Gleitfunkenstrecke (G) ist, welche ein aus einem
Dielektrikum hoher Spannungsfestigkeit bestehendes,
von einer stabförmigen Innenleiter-Metallelektrode (I)
durchdrungenes dünnwandiges Rohr (Ke) aufweist, über
welches eine Mehrzahl von aus leitfähigem Material
bestehende zumindest einseitig abgeschrägte Röhrchen (R, r1, r2 . . .) als Gegen
elektroden über die Länge des Rohres (Ke) gleichmä
ßig verteilt geschoben und so ausgebildet sind, daß die engste Spaltweite (Smin) zwischen ihnen in einer Funkenlinie (f) verläuft, wobei die Funkenlinie (f) dem Raum zwischen den beiden Laser-Elektroden (E1, E2) zugewandt ist, und daß die Gleitfunken
strecke über eine das Lasergehäuse (LG) durchdringen
de Koaxialkabeldurchführung (D) an den Impulsgene
rator (P) angeschlossen ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß
durch in Längsrichtung des Rohres fluchtende Ausrich
tung der engsten Spaltweite (Smin) zwischen jeweils
einander benachbarten Röhrchen eine gerade Funkenlinie (f)
der Röhrchen-Gleitfunkenstrecke (G) gebildet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß das dünnwandige Rohr (Ke)
aus hochreiner Al2O3-Keramik besteht.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für
transversal angeregte Excimer-Laser, dadurch
gekennzeichnet, daß die stabförmige Elek
trode (I) und die Röhrchen (R, r1, r2 . . .) aus Kupfer
bestehen.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß die
Röhrchen-Gleitfunkenstrecke (G) in einer zwischen den
Laser-Elektroden (E1, E2) durch abschirmende Gehäuse
wandteile gebildeten Nische (N) so angeordnet ist, daß
die Ausbildung von Funkenkanälen zwischen der Röhrchen-
Gleitfunkenstrecke (G) und den Laser-Elektroden (E1,
E2) zumindest erschwert ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß in
spiegelsymmetrischer Anordnung je zwei
Laser-Elektroden (E1, E2) und je zwei Röhrchen-Gleit
funkenstrecken (G) in je einer Achse eines Achsen
kreuzes sich einander gegenüberliegen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803035702 DE3035702A1 (de) | 1980-09-22 | 1980-09-22 | Vorionisierungs-anordnung fuer tea-laser, insbesondere tea-excimmer-laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19803035702 DE3035702A1 (de) | 1980-09-22 | 1980-09-22 | Vorionisierungs-anordnung fuer tea-laser, insbesondere tea-excimmer-laser |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3035702A1 DE3035702A1 (de) | 1982-04-29 |
DE3035702C2 true DE3035702C2 (de) | 1991-01-03 |
Family
ID=6112557
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19803035702 Granted DE3035702A1 (de) | 1980-09-22 | 1980-09-22 | Vorionisierungs-anordnung fuer tea-laser, insbesondere tea-excimmer-laser |
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