DE3448212C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen längsgeströmten CO₂-Laser gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Ein derartiger CO₂-Laser ist in der Druckschrift CROCKER, A., WILLS, M. S.: Carbon-Dioxide Laser With High
Power Per Unit Length, in GB-Z.: Electronics Letters, Vol. 5, Nr. 4, Februar 1969,
Seiten 63-64, beschrieben. Die Rohrvorrichtung besteht aus zwei koaxial zueinander
angeordneten Quarzglas-Rohren unterschiedlichen Durchmessers, so daß zwischen
diesen ein ringförmiger Entladungsraum entsteht. Die Elektroden sind Kupferrohre,
die außen am Außenrohr und innen am Innenrohr anliegen, also ebenfalls zueinander
koaxiale ringförmige Rohrstücke darstellen. In Längsrichtung sind die inneren
Elektroden gegenüber den äußeren jeweils um die halbe Elektrodenlänge versetzt,
so daß eine innere Elektrode axial jeweils unter zwei benachbarte äußere Elektroden
reicht. Der Sinn dieser Maßnahme besteht darin, mehrere Elektrodenpaare zufolge der
Längsüberdeckung kapazitiv in Reihe zu schalten, so daß keine separate
elektrische Verbindung zu den inneren Elektroden erforderlich ist, was aus Platzgründen
problematisch wäre. Die Energieeinspeisung ist aber dadurch unbefriedigend, so daß
mittels zweier an beiden Rohrenden angeordneter Ringelektroden noch eine Gleichstromanregung
überlagert wird. Der Aufwand ist sowohl vom Aufbau als auch von der
Energieversorgung her sehr groß. Der für industrielle Anwendung ergiebigste Mode
Nullter Ordnung, der die Energieverteilung im Strahlquerschnitt beschreibt, läßt sich
mit dieser bekannten Anordnung nicht dauerhaft erreichen. Es genügen nämlich schon
geringe Abstandsänderungen zwischen den koaxialen Elektroden, das heißt, Abweichungen
von der Mittellage oder von der idealen Kreisform abweichende Deformierungen
aufgrund der hohen Betriebstemperatur, um merkbare Unsymmetrien im Plasma zu erzeugen.
Aus der DE 29 39 121 C2 ist eine bifilare, helisch entlang der Rohrvorrichtung
gewundene Elektrodenanordnung bekannt. Die helische Elektrodenstruktur soll die
Erzeugung eines kreissymmetrischen Laserstrahlquerschnitts begünstigen, wobei die
beschriebene Anordnung und Schaltung speziell für gepulste, transversale Entladungen
in gasförmigen Medien konzipiert ist, deren oberes Laserniveau eine extrem kurze
Lebensdauer besitzt. Somit liefert diese Schrift kein Beispiel für eine Verbesserung
eines Dauerstrich-Lasers der gattungsgemäßen Art.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen CO₂-Laser der gattungsgemäßen Art zu schaffen,
der sowohl im Hinblick auf konstante als auch dynamische Störgrößen im Dauerstrich-
Betrieb seinen Mode beibehält, insbesondere den Mode Nullter Ordnung, und dabei
eine wirtschaftliche Bauweise erlaubt.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Das anzuregende Plasma befindet sich in einer hohlzylindrischen Rohrvorrichtung, ist
also nicht auf einen ringförmigen Querschnitt beschränkt. Bei einem ringförmigen
Querschnitt bedeutet ein Koaxialitätsfehler auf einer Seite des Ringspaltes eine
Erweiterung des Querabstandes und auf der anderen Seite des Ringspaltes eine
entsprechende Verengung, so daß der Fehler verstärkt in Erscheinung tritt. Bei einem
hohlzylindrischen Querschnitt ist der Fehlereinfluß geringer. Dadurch, daß weiterhin
das Plasma längs des Weges des Laserstrahls fortlaufend von verschiedenen Seiten
angeregt wird, werden Inhomogenitäten besser ausgeglichen. Dabei ist der Winkel-
Versatz so festgelegt, daß jede Wirkrichtung nur jeweils einmal vorkommt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen
der Ansprüche 2 bis 5, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung.
Es zeigt
Fig. 1 eine prinzipielle, auseinandergezogene und in eine Ebene gelegte Darstellung
eines Lasers,
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Rohrvorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 3 eine Rohrvorrichtung analog zu Fig. 2, mit den Einzelrohren in gestreckter
Reihenanordnung.
Gemäß Fig. 1 umfaßt der Laser in schematisch vereinfachter Darstellung eine linke
Endflansch-Vorrichtung 17, eine rechte Endflansch-Vorrichtung 18, eine Zwischenflansch-
Vorrichtung 21 und eine Rohrvorrichtung 24, bestehend aus Einzelrohren
74, 76 und 77. In der Endflansch-Vorrichtung 17 befinden sich zwei 45°-Spiegel
32, 33 und ein im Zehnmeterradius gekrümmter Konvex-Spiegel 34, die einen
Laserstrahl 36 wie dargestellt in die Rohrvorrichtung 24 spiegeln. In der Endflansch-
Vorrichtung 18 befinden sich ebenfalls zwei 45°-Spiegel 51, 52 und ein teildurchlässiger
Auskoppelspiegel 53, von dem ein Arbeitsstrahl 54 austritt.
Die Fig. 2 zeigt parallel und winkelmäßig symmetrisch zu einer gemeinsamen
geometrischen Längsachse 26 angeordnete Einzelrohre 74, 76, 77 aus Glas gemäß
einer vorteilhaften Anordnung. Die Einzelrohre haben einen Außendurchmesser von
20 mm bei einer Wandstärke von 2 mm. Das Einzelrohr 74 ist rechts oben berührend
mit einer rinnenförmigen Elektrode 78 aus Kupferblech belegt, die sich nahezu über
die ganze verfügbare Länge erstreckt und eine Breitenausdehnung von über 100° hat.
Sie ist symmetrisch zu einer Mittenebene 81 angeordnet, die durch die Längsachse 26
und die Längsachse 79 des Einzelrohres 74 geht. Gegenüberliegend ist eine ebenso
symmetrisch zur Mittenebene 81 ausgebildete Elektrode 82 angeordnet.
Die anderen Einzelrohre 76, 77 sind in gleicher Weise mit Elektroden 86, 87 und
88, 89 belegt, wobei diese Elektrodenpaare symmetrisch zu weiteren Mittenebenen
83 und 84 ausgerichtet sind. Die Mittenebenen sind gegeneinander um einen Winkel
verdreht, welcher dem der Anzahl von Elektrodenpaaren entsprechenden Teil von
360° entspricht. Im vorliegenden Beispiel mit drei Einzelrohren 74, 76, 77 und drei
Elektrodenpaaren beträgt der Winkel zwischen den Mittenebenen 81, 83, 84 jeweils
120°. Die Elektroden 78, 82, 86, 87, 88, 89 bedecken eine wesentlich ausgedehnte
und nicht nur linienartige oder gar punktartige Fläche.
Ein einige Zentimeter breiter Streifen aus Kupferblech ist zu einem dreistrahligen
Stern 91 gebogen, der sich mit seinen Kreisabschnittsflanken 92, 93, 94 jeweils
an die Elektroden 82, 86, 88 anschmiegt und diese über ihre ganze Breite kontaktiert.
Die Kreisabschnittsflanken werden durch etwas vorstehende Bögen 96, 97, 98
miteinander verbunden. Der Stern 91 mit dem Bogen 96 befindet sich in der Längsmitte
der Rohrvorrichtung 24. Vom Bogen 96 geht nach oben ein Anschlußteil 99 aus Kupfer
weg, das mit einem Kupferblechstreifen 101 lösbar verbunden ist, der etwa horizontal
zur Zwischenflansch-Vorrichtung 21 (Fig. 1) führt und dort an einen Pol der
Hochfrequenz-Spannung angeschlossen ist.
An den Scheitelbereichen der Elektroden 78, 87, 89 liegt ein Ring 102 aus Kupfer
an, der unten mit einem Anschlußteil 103 aus Kupfer verbunden ist, der wiederum
mit einem Kupferblechstreifen 104 verbunden ist, der zur Zwischenflansch-Vorrichtung
21 führt und dort an den anderen Pol der Hochfrequenz-Spannung angeschlossen ist.
In der Schemadarstellung der Fig. 3 sind die Einzelrohre 74, 76 und 77 von Fig. 1 und 2
zur besseren Veranschaulichung der gegenseitig bezüglich des Laserstrahls jeweils
verdrehten Elektrodenpaare 78, 82; 86, 87 und 88, 89 hintereinanderliegend gezeigt,
so als wäre der gefaltete Strahlenweg gestreckt worden.
Claims (5)
1. Längsgeströmter CO₂-Laser mit mindestens mehreren hundert
Watt Ausgangsleistung, mit einer geometrischen Längsachse,
mit einer das CO₂ enthaltenden, gradlinigen, aus Einzelrohren
bestehenden Rohrvorrichtung aus dielektrischem Material,
parallel zu der Längsachse, mit jeweils einer Endflanschvorrichtung
in den Endbereichen der Rohrvorrichtung, mit einer
Gas-Anschlußöffnung in jeder Endflanschvorrichtung, die mit
der Rohrvorrichtung kommuniziert, und mit sich längs der
Rohrvorrichtung erstreckenden Hochfrequenz-Elektroden, wobei
die Einzelrohre aus anorganischem Glas bestehen, und die
Hochfrequenz-Elektroden in eine Mehrzahl in Längsrichtung
des Laserstrahls aufeinander folgender Elektrodenpaare gegliedert
sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Elektrodenpaar durch symmetrisch bezüglich einer radialen Mittelebene (81, 83, 84) ausgebildete und einander gegenüberliegende Hochfrequenz-Elektroden gebildet ist, und die Mittenebene jedes Elektrodenpaares um einen Winkel gegenüber der des benachbarten Elektrodenpaares verdreht ist, welcher Winkel wenigstens annähernd 360° geteilt durch die Anzahl der Elektrodenpaare beträgt,
und daß die Einzelrohre (74, 76, 77) gleiche Innen- bzw. Außendurchmesser aufweisen.
daß jedes Elektrodenpaar durch symmetrisch bezüglich einer radialen Mittelebene (81, 83, 84) ausgebildete und einander gegenüberliegende Hochfrequenz-Elektroden gebildet ist, und die Mittenebene jedes Elektrodenpaares um einen Winkel gegenüber der des benachbarten Elektrodenpaares verdreht ist, welcher Winkel wenigstens annähernd 360° geteilt durch die Anzahl der Elektrodenpaare beträgt,
und daß die Einzelrohre (74, 76, 77) gleiche Innen- bzw. Außendurchmesser aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß drei Elektrodenpaare (78, 82; 86, 87; 88, 89) vorgesehen sind, deren Mittenebenen
(81, 83, 84) um wenigstens annähernd 120° gegeneinander versetzt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß er als gefalteter Laser ausgebildet ist, wobei die Rohrvorrichtung (24)
eine Mehrzahl von Einzelrohren (74, 76, 77) zwischen den Endflanschvorrichtungen
(17, 18; 56, 57) und in Reihe bezüglich des gefalteten Strahlenweges (36)
aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einzelrohre (74, 76, 77) symmetrisch bezüglich der geometrischen Längsachse
(26) angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einzelrohre (74, 76, 77) jeweils gleich lang sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3448212A DE3448212C2 (de) | 1984-06-16 | 1984-06-16 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3448212A DE3448212C2 (de) | 1984-06-16 | 1984-06-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3448212C2 true DE3448212C2 (de) | 1993-03-18 |
Family
ID=6254212
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3448212A Expired - Lifetime DE3448212C2 (de) | 1984-06-16 | 1984-06-16 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3448212C2 (de) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2939121C2 (de) * | 1979-09-27 | 1982-04-29 | Karl-Heinz Dipl.-Phys. 4630 Bochum Krahn | Bifilare, helische Elektrodenanordnung |
US4345331A (en) * | 1980-01-14 | 1982-08-17 | Locke Technology, Inc. | Apparatus for generating an electric field |
DE3327257A1 (de) * | 1982-07-30 | 1984-02-02 | Leroy V. Culver City Calif. Sutter jun. | Langgestreckte kammer fuer einen gaslaser mit queranregung |
-
1984
- 1984-06-16 DE DE3448212A patent/DE3448212C2/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
A. Crocker, M.S.Wills "Carbon-Dioxide laser with high power per unit length" in US-Z.: Electronics Letters, Bd. 5, Nr. 4, Febr. 1969, S. 63-64 * |
C.O. Brown, J.W. Davis "Closed-cycle performance of a high-power electric-discharge laser" in US-Z.: Appl. Phys. Letters, Bd. 21, Nr. 10, Nov. 1972, S. 480-481 * |
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