DE4229138A1 - Compact transverse flow gas laser - passes gas in same direction through discharge channels, and inverts relative position of radiation fields in direction parallel to flow direction - Google Patents

Abstract

The laser has two discharge channels (12) through which a laser gas flows. The resonance radiation field of a resonator in the transverse direction is made up of several partial fields. The differences in optical wavelengths of the partial fields are reduced due to density gradients. A branch of each channel (12) passes through the resonance field. The resonator surrounds a mirror element (60,120,150). This couples the branches of the field together such that they define an angle of 90 deg. or less. Laser gas flows through both discharge channels (12) in identical flow directions (30). The mirror element (60,120,150) inverts the relative position of the partial field (84,86) with respect to at least one inversion direction (88,134,152) parallel to the transverse direction (80) of the resonance field (54). ADVANTAGE - Simple and compact structure.

Description

Die Erfindung betrifft einen quergeströmten Gaslaser mit zwei von einem Lasergas durchströmte Entladungskanälen, mit einem Resonator, dessen Resonatorstrahlungsfeld in Querrichtung aus mehreren Teilstrahlungsfeldern zusammen­ gesetzt ist, wobei aufgrund eines Dichtegradienten des Lasergases auftretende Unterschiede in der optischen Weg­ länge der Teilstrahlungsfelder reduziert sind, und dessen Resonatorstrahlungsfeld mit jeweils einem Ast einen der Entladungskanäle durchsetzt, und mit einem vom Resonator umfaßten Spiegelelement, welches die Äste des Resonator­ strahlungsfeldes so miteinander koppelt, daß sie einen Winkel von ungefähr 90° oder weniger miteinander ein­ schließen.The invention relates to a cross-flow gas laser two discharge channels through which a laser gas flows, with a resonator whose resonator radiation field in Cross direction composed of several partial radiation fields is set, due to a density gradient of Laser gas occurring differences in the optical path length of the partial radiation fields are reduced, and its Resonator radiation field with one branch one of the Discharge channels penetrated, and with one from the resonator comprised mirror element, which the branches of the resonator radiation field so that it couples one Angles of approximately 90 ° or less shut down.

Ein derartiger Gaslaser ist beispielsweise aus dem US- Patent 4,598,407 bekannt, wobei die parallel zueinander verlaufenden Entladungskanäle in jeweils entgegengesetzten Richtungen durchströmt sind.Such a gas laser is known for example from the US Patent 4,598,407 known, the parallel to each other running discharge channels in opposite directions Directions are flowed through.

Ein derartiger Laser ist aufwendig aufzubauen und baut somit auch sehr großvolumig.Such a laser is complex to build and build thus also very large-volume.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Gas­ laser derart zu verbessern, daß dieser möglichst kompakt aufgebaut werden kann. The invention is therefore based on the object of a gas To improve the laser so that it is as compact as possible can be built.  

Diese Aufgabe wird bei einem Gaslaser der eingangs be­ schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beide Entladungskanäle mit gleicher Strömungsrichtung vom Laser­ gas durchströmt sind, daß das Spiegelelement die relative Lage der Teilstrahlungsfelder bezüglich mindestens einer Inversionsrichtung, welche parallel zu einer der Querrich­ tungen des Strahlungsfeldes verläuft, invertiert und daß die Inversionsrichtung parallel zur Strömungsrichtung ver­ läuft.This task is the beginning of a gas laser Written type solved according to the invention in that both Discharge channels with the same flow direction from the laser are gas flows that the mirror element the relative Position of the partial radiation fields with respect to at least one Direction of inversion, which is parallel to one of the transverse directions lines of the radiation field, inverted and that ver the direction of inversion parallel to the direction of flow running.

Die erfindungsgemäße Lösung eröffnet die Möglichkeit, beide Entladungskanäle in gleicher Richtung zu durch­ strömen, so daß eine Gaszufuhr technisch einfacher und raumsparender ausgeführt werden kann.The solution according to the invention opens up the possibility through both discharge channels in the same direction flow so that a gas supply technically easier and can be carried out in a space-saving manner.

Darüber hinaus ist durch die Tatsache, daß die beiden Ent­ ladungskanäle einen Winkel von ungefähr 90° oder weniger miteinander einschließen, die Möglichkeit eines kompak­ teren Aufbaus gegeben, die sich insbesondere mit der gleichsinnig gerichteten Strömungsrichtung des Lasergases ergänzt und dadurch hinsichtlich eines raumsparenden kon­ struktiven Aufbaus besondere Vorteile mit sich bringt.In addition, the fact that the two Ent charge channels at an angle of approximately 90 ° or less include with each other, the possibility of a compact tere structure given, in particular with the same direction of flow of the laser gas supplemented and thereby regarding a space-saving con structural structure brings special advantages.

Im einfachsten Fall ist ein erfindungsgemäßes Spiegel­ element so ausgebildet, daß dieses die Teilstrahlungs­ felder in einer einzigen Inversionsrichtung invertiert.In the simplest case, a mirror according to the invention element designed so that the partial radiation fields inverted in a single inversion direction.

Zweckmäßigerweise ist hierzu das Spiegelelement aus Gründen der konstruktiven Einfachheit so aufgebaut, daß es zwei einander zugewandte Spiegelflächen aufweist. For this purpose, the mirror element is expediently made of For reasons of constructive simplicity, it is constructed in such a way that it has two facing mirror surfaces.  

Die Spiegelflächen sind dabei insbesondere so angeordnet, daß sie in einer zur Inversionsrichtung senkrechten Rich­ tung parallel zueinander verlaufen.The mirror surfaces are particularly arranged that they are in a direction perpendicular to the direction of inversion direction parallel to each other.

Insbesondere sind die Spiegelflächen so angeordnet, daß sie einen Winkel von weniger als 180° miteinander ein­ schließen.In particular, the mirror surfaces are arranged such that they are at an angle of less than 180 ° shut down.

Die Spiegelflächen können grundsätzlich auch gekrümmte Flächen sein. Aus Gründen der konstruktiven Einfachheit und einfacher Abbildungsverhältnisse ist es von Vorteil, wenn die Spiegelflächen Ebenen sind. Damit entfällt die Notwendigkeit, die bei gekrümmten Flächen einhergehenden Verzerrungen des Strahlungsfeldes wieder durch ent­ sprechend gekrümmte weitere Flächen zu kompensieren, so daß sich hinsichtlich der Justage bei ebenen Spiegel­ flächen besonders einfache Verhältnisse ergeben.In principle, the mirror surfaces can also be curved Surfaces. For reasons of constructive simplicity and simple image relationships, it is advantageous when the mirror surfaces are planes. This eliminates the Necessity associated with curved surfaces Distortion of the radiation field due to ent to compensate for speaking curved surfaces, so that with regard to the adjustment with flat mirrors areas are particularly simple.

Vorzugsweise sind dabei die Ebenen, in welchen die Spiegelflächen liegen, relativ zueinander so angeordnet, daß diese sich in einer senkrecht zur Inversionsrichtung verlaufenden Schnittlinie schneiden.Preferably, the levels in which the Mirror surfaces are arranged relative to each other so that this is in a direction perpendicular to the inversion direction Cut the cutting line.

Eine konstruktiv besonders einfach aufgebaute und ins­ besondere einfach zu justierende Lösung sieht vor, daß in dem Spiegelelement eine Zweifachreflexion an V-förmig einander zugewandten Spiegelflächen erfolgt.A structurally particularly simple and ins special easy to adjust solution provides that in the mirror element has a double reflection on a V-shape mutually facing mirror surfaces.

Der Aufbau des erfindungsgemäßen Lasers kann einerseits vorteilhaft so ausgeführt werden, daß die Äste einen von 0° verschiedenen Winkel miteinander einschließen. The construction of the laser according to the invention can on the one hand advantageously be carried out so that the branches one of Include 0 ° different angles.  

Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht vor, daß die Äste parallel zueinander verlaufen, was insbesondere den Vor­ teil bringt, daß die Entladungskanäle noch vorteilhafter relativ zueinander angeordnet sind und beispielsweise die Möglichkeit geschaffen ist, die Entladungskanäle mit einem gemeinsamen Gasumwälzsystem zu versorgen.Another embodiment provides that the branches run parallel to each other, which is particularly the case brings part that the discharge channels more advantageous are arranged relative to each other and for example the Is created the discharge channels with a to supply common gas circulation system.

Findet ein Spiegelelement mit nur einer Inversionsrichtung Verwendung, so ist die Justage desselben insofern kritisch, als die Inversionsrichtung exakt parallel zu der Strömungsrichtung des Gasstroms ausgerichtet sein muß. Aus diesem Grund ist es noch vorteilhafter, wenn das Spiegel­ element so ausgebildet ist, daß dieses zwei senkrecht zueinander verlaufende Inversionsrichtungen für das Strahlungsfeld aufweist, so daß unabhängig davon, wie das Spiegelelement relativ zur Strömungsrichtung des Laser­ gases in dem Entladungskanal ausgerichtet ist, stets eine Inversion der Lage der Teilstrahlungsfelder im Resonator­ strahlungsfeld erfolgt.Finds a mirror element with only one direction of inversion Use, so is the adjustment of the same critical than the direction of inversion exactly parallel to that Flow direction of the gas stream must be aligned. Out because of this, it is even more advantageous if the mirror element is designed so that this two perpendicular mutually inversion directions for the Radiation field has, so regardless of how that Mirror element relative to the direction of flow of the laser gases is aligned in the discharge channel, always one Inversion of the position of the partial radiation fields in the resonator radiation field takes place.

Vorzugsweise ist dieses Spiegelelement so aufgebaut, daß es drei aufeinanderfolgend angestrahlte Spiegelflächen aufweist.This mirror element is preferably constructed such that there are three successively illuminated mirror surfaces having.

Um in jedem Fall einen parallelen Verlauf der beiden Äste des Resonatorstrahlungsfeldes zu erreichen, ist vorzugs­ weise vorgesehen, daß das Spiegelelement die beiden Äste parallel zueinander reflektiert, so daß auch diesbezüglich eine Unempfindlichkeit gegen eine Justage vorliegt.In any case, a parallel course of the two branches to achieve the resonator radiation field is preferred provided that the mirror element the two branches reflected parallel to each other, so that also in this regard there is no sensitivity to adjustment.

Besonders bevorzugt ist dabei ein Spiegelelement, dessen Spiegelflächen entsprechend den Eckflächen im Bereich eines Ecks eines Kubus relativ zueinander ausgerichtet sind. Eine derartige Anordnung der Spiegelflächen führt zu einem Spiegelelement, das zwei senkrecht zueinander ver­ laufende Inversionsrichtungen aufweist und außerdem die einfallende Strahlung stets in paralleler Richtung zurück­ reflektiert.A mirror element whose Mirror surfaces corresponding to the corner surfaces in the area of a corner of a cube aligned relative to each other  are. Such an arrangement of the mirror surfaces leads to a mirror element that ver ver two perpendicular to each other current inversion directions and also the incident radiation always in the parallel direction reflected.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiels eines Spiegelelements sieht vor, daß dieses ein Kegelspiegel ist, welcher im Kegelinnern reflektierend ausgebildet ist und zwei parallel zueinander verlaufende Äste miteinander koppelt.Another advantageous embodiment of a Mirror element provides that this is a conical mirror which is reflective in the interior of the cone and two branches running parallel to each other couples.

Darüber hinaus ist es zur Erzeugung noch höherer Leistungen besonders vorteilhaft, wenn jeder Entladungs­ kanal von mehr als einem Ast durchsetzt ist.In addition, it is used to produce even higher ones Benefits particularly beneficial when everyone discharges channel is interspersed with more than one branch.

Ferner ist es besonders zweckmäßig, wenn die Teil­ strahlungsfelder zweier einen Entladungskanal durchsetzten Äste jeweils bezüglich der Strömungsrichtung relativ zueinander invertiert angeordnet sind.It is also particularly useful if the part radiation fields of two penetrate a discharge channel Knots relative to the direction of flow are arranged inverted to each other.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegen­ stand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichne­ rischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.Further features and advantages of the invention are opposed stood the following description and the drawing representation of some embodiments.

In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Entladungs­ kanals mit entsprechendem Gasumwälzsystem; Figure 1 is a schematic representation of a discharge channel with a corresponding gas circulation system.

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines ersten Aus­ führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lasers; Fig. 2 is a schematic representation of a first exemplary embodiment from a laser according to the invention;

Fig. 3 einen Schnitt längs Linie 3-3 in Fig. 2; Fig. 3 is a section along line 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt längs Linie 4-4 in Fig. 2; Fig. 4 is a section along line 4-4 in Fig. 2;

Fig. 5 einen Schnitt längs Linie 5-5 in Fig. 2; Fig. 5 is a section along line 5-5 in Fig. 2;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lasers; Fig. 6 is a schematic representation of a second embodiment of a laser according to the invention;

Fig. 7 einen Schnitt längs Linie 7-7 in Fig. 6; Fig. 7 is a section along line 7-7 in Fig. 6;

Fig. 8 einen Schnitt längs Linie 8-8 in Fig. 6; Fig. 8 is a section along line 8-8 in Fig. 6;

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels; Fig. 9 is a schematic illustration of a third embodiment;

Fig. 10 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels; FIG. 10 is a schematic representation of a fourth embodiment;

Fig. 11 einen Schnitt längs Linie 11-11 in Fig. 10 und Fig. 11 is a section along line 11-11 in Fig. 10 and

Fig. 12 einen Schnitt längs Linie 12-12 in Fig. 10. Fig. 12 shows a section along line 12-12 in Fig. 10.

Jedes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen quer­ geströmten Gaslasers umfaßt mindestens zwei Entladungs­ kanäle, von denen jeder Entladungskanal 12, wie in Fig. 1 dargestellt, von einem Gasstrom 14 eines als Ganzes mit 16 bezeichneten Gasumwälzsystems durchsetzt ist, das einen Zufuhrkanal 18 aufweist, welcher zu einer Einströmöffnung 20 des Entladungskanals 12 führt und einen Abströmkanal 22 aufweist, welcher von einer Abströmöffnung 24 des Ent­ ladungskanals 12 zu einem als Ganzes mit 26 bezeichneten Gebläse führt und dabei das abgeführte Lasergas ein Gas­ kühler 28 durchströmen läßt.Each embodiment of a cross-flow gas laser according to the invention comprises at least two discharge channels, of which each discharge channel 12 , as shown in Fig. 1, is interspersed with a gas stream 14 of a gas circulation system, designated as a whole by 16 , which has a supply channel 18 which leads to an inflow opening 20 of the discharge channel 12 leads and has an outflow channel 22 which leads from an outflow opening 24 of the discharge channel 12 to a blower designated as a whole with 26 and thereby allows the discharged laser gas to flow through a gas cooler 28 .

Damit wird der gesamte Entladungskanal 12 in einer Strömungsrichtung 30 durchströmt, welche parallel zu beiden Seitenwänden 32 und 34 des Entladungskanals 12 gerichtet ist. Die Wände 32 und 34 des Entladungskanals 12 sind beispielsweise aus dielektrischem Material herge­ stellt und tragen auf ihrer dem Gasstrom 14 abgewandten Seite Elektroden 36 und 38, an welche eine hochfrequente Spannung anlegbar ist, so daß sich zwischen den Elektroden 36 und 38 ein Entladungsraum 40 bildet, in welchem eine hochfrequente Gasentladung und somit eine Anregung des hindurchströmenden Lasergases erfolgt.The entire discharge channel 12 is thus flowed through in a flow direction 30 which is directed parallel to both side walls 32 and 34 of the discharge channel 12 . The walls 32 and 34 of the discharge channel 12 are, for example, made of dielectric material and carry electrodes 36 and 38 on their side facing away from the gas stream 14 , to which a high-frequency voltage can be applied, so that a discharge space 40 is formed between the electrodes 36 and 38 , in which a high-frequency gas discharge and thus an excitation of the laser gas flowing through takes place.

Bei einem in Fig. 2 schematisch dargestellten ersten Aus­ führungsbeispiel eines erfindungsgemäßen quergeströmten Gaslasers sind die zwei Entladungskanäle 12a und 12b schematisch angedeutet unter Weglassung der Elektroden 32 und 34 und Weglassung der Vorrichtung zur Erzeugung der Gasströmung in dem jeweiligen Entladungskanal 12a und 12b, lediglich mit Angabe der Strömungsrichtung 30 die in beiden Entladungskanälen 12a und 12b gleichgerichtet ist.In a first exemplary embodiment shown schematically in FIG. 2 of a cross-flow gas laser according to the invention, the two discharge channels 12 a and 12 b are indicated schematically with omission of the electrodes 32 and 34 and omission of the device for generating the gas flow in the respective discharge channel 12 a and 12 b , only by specifying the flow direction 30 which is rectified in both discharge channels 12 a and 12 b.

Dagegen ist in Fig. 2 der Resonator 48 des quergeströmten Gaslasers mit seinen Spiegeln dargestellt.In contrast, the resonator 48 of the cross-flow gas laser with its mirrors is shown in FIG. 2.

Dieser Resonator umfaßt zwei Endspiegel 50 und 52, zwischen welchen sich ein als Ganzes mit 54 bezeichnetes Resonatorstrahlungsfeld erstreckt, welches einen ersten Ast 56 und einen zweiten Ast 58 aufweist, wobei der erste Ast 56 den Entladungskanal 12a und der zweite Ast 58 den Entladungskanal 12b durchsetzt. Das Resonatorstrahlungs­ feld 54 ist dabei durch eine gestrichelt gezeichnete Ein­ hüllende in Fig. 2 zeichnerisch dargestellt. Die Kopplung der beiden Äste 56 und 58 erfolgt über ein als Ganzes mit 60 bezeichnetes Spiegelelement, welches zwei Spiegel 62 und 64 mit Spiegelflächen 66 und 68 aufweist. Diese Spiegelflächen 66 und 68 liegen jeweils in einer Ebene 70 bzw. 72, die miteinander einen Winkel a von beispielsweise 90° aufweisen und sich längs einer Schnittlinie 74 schneiden.This resonator comprises two end mirrors 50 and 52 , between which extends a resonator radiation field, designated as a whole by 54 , which has a first branch 56 and a second branch 58 , the first branch 56 the discharge channel 12 a and the second branch 58 the discharge channel 12 b enforced. The resonator radiation field 54 is shown by a dashed envelope in Fig. 2. The two branches 56 and 58 are coupled via a mirror element, designated as a whole by 60 , which has two mirrors 62 and 64 with mirror surfaces 66 and 68 . These mirror surfaces 66 and 68 each lie in a plane 70 and 72 , respectively, which have an angle a of, for example, 90 ° and intersect along a section line 74 .

Bei dem Spiegelelement 60 trifft der erste Ast 56 auf die Spiegelfläche 66 des Spiegels 62, wird von dort in Form eines Zwischenstücks 76 des Resonatorstrahlungsfelds 54 zur Spiegelfläche 68 des zweiten Spiegels 64 reflektiert und setzt sich von dort als zweiter Ast 58 des Resonator­ strahlungsfelds 54 durch den zweiten Entladungskanal 12b hindurch fort.The mirror element 60 of the first branch 56 is incident on the mirror surface 66 of the mirror 62, an intermediate piece 76 of the Resonatorstrahlungsfelds 54 is reflected to the mirror surface 68 of the second mirror 64 then in shape and continues from there as the second branch 58 of the resonator radiation field 54 by the second discharge channel 12 b through.

Das Resonatorstrahlungsfeld 54 umfaßt, wie in Fig. 3 dar­ gestellt, in Querrichtungen 80a und b zu einer Resonator­ achse 82 des Resonatorstrahlungsfelds 54 nebeneinander­ liegende Teilstrahlungsfelder, wobei exemplarisch die Teilstrahlungsfelder 84 und 86 in Fig. 2 dargestellt und herausgegriffen sind. Dabei sind beispielsweise die Teil­ strahlungsfelder 84 und 86 in der Strömungsrichtung im Abstand voneinander und aufeinanderfolgend im ersten Ast 56 angeordnet. The resonator radiation field 54 comprises, as shown in FIG. 3, in transverse directions 80 a and b to a resonator axis 82 of the resonator radiation field 54 adjacent partial radiation fields, the partial radiation fields 84 and 86 being shown and picked out by way of example in FIG. 2. For example, the partial radiation fields 84 and 86 are arranged in the flow direction at a distance from one another and in succession in the first branch 56 .

Eine Inversionsrichtung 88 der Spiegeleinheit 60 ist bei sich längs der Schnittlinie 74 schneidenden Ebenen der Spiegelflächen 66 und 68 senkrecht zur Schnittlinie 74 ausgerichtet und durchstößt die Spiegelflächen 66 und 68. Diese Inversionsrichtung 88 ist bei der Spiegeleinheit 60 des ersten Ausführungsbeispiels parallel zu den Strömungs­ richtungen 30 angeordnet, so daß die Kopplung des ersten Astes 56 mit dem zweiten Ast 58 bewirkt, daß die Teil­ strahlungsfelder 84 und 86 bezüglich der Strömungsrichtung im zweiten Ast 58 invertiert sind, das heißt das Teil­ strahlungsfeld 86 nunmehr im zweiten Ast bezüglich der Strömungsrichtung vorne liegt während das Teilstrahlungs­ feld 84 bezüglich der Strömungsrichtung 30 hinten liegt.An inversion direction 88 of the mirror unit 60 is longitudinally aligned with the cutting line 74 intersecting planes of the mirror surfaces 66 and 68 perpendicular to the line of intersection 74 and pierces the mirror surfaces 66 and 68th This inversion direction 88 is arranged parallel to the flow directions 30 in the mirror unit 60 of the first embodiment, so that the coupling of the first branch 56 with the second branch 58 causes the partial radiation fields 84 and 86 to be inverted with respect to the direction of flow in the second branch 58 , That is, the partial radiation field 86 is now in the second branch with respect to the flow direction at the front while the partial radiation field 84 is at the rear with respect to the flow direction 30 .

Werden nun im Entladungskanal 12a und im Entladungskanal 12b jeweils gleiche Entladungsbedingungen erzeugt und das Lasergas auch unter den gleichen Strömungsbedingungen durch die Entladungskanäle 12a und 12b hindurchgeleitet, so treten längs der parallel zur Strömungsrichtung 30 ver­ laufenden Querrichtung 80b im ersten Ast 56 und im zweiten Ast 58, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt, dieselben Dichte­ gradienten 90a und 90b der Dichte D des Lasergases über den gesamten Querschnitt Resonatorstrahlungsfeld 54 auf.If the same discharge conditions are now generated in the discharge channel 12 a and in the discharge channel 12 b and the laser gas is also passed through the discharge channels 12 a and 12 b under the same flow conditions, then along the transverse direction 80 b running parallel to the flow direction 30 occur in the first branch 56 and in the second branch 58 , as shown in FIGS. 4 and 5, the same density gradients 90 a and 90 b of the density D of the laser gas over the entire cross section of the resonator radiation field 54 .

Dadurch, daß aber andererseits die Teilstrahlungsfelder 84 und 86 im zweiten Ast 58 gegenüber ihrer Lage in Strömungsrichtung 30 im ersten Ast 56 invertiert sind, sind diese Teilstrahlungsfelder 84, 86 auch in ihrer Lage hinsichtlich der Dichtegradienten 90a und 90b invertiert, so daß dadurch die Auswirkung des Dichtegradienten dann kompensierbar ist, wenn sich der erste Ast 56 und der zweite Ast 58 über die gleiche Länge La und Lb durch den jeweiligen Entladungskanal 12a und 12b erstrecken. Because, on the other hand, the partial radiation fields 84 and 86 in the second branch 58 are inverted with respect to their position in the direction of flow 30 in the first branch 56 , these partial radiation fields 84 , 86 are also inverted in their position with respect to the density gradients 90 a and 90 b, so that thereby the effect of the density gradient can be compensated for when the first branch 56 and the second branch 58 extend over the same length La and Lb through the respective discharge channels 12 a and 12 b.

Der erste Ast 56 und der zweite Ast 58 erstrecken sich mit ihren optischen Achsen 82 dabei in einer schräg zur Schnittlinie 74 und schließen insgesamt einen Winkel β miteinander ein, welcher kleiner als 180°, vorzugsweise gleich oder kleiner 90° ist.The first branch 56 and the second branch 58 extend with their optical axes 82 at an angle to the section line 74 and in total form an angle β with one another which is less than 180 °, preferably equal to or less than 90 °.

Eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2, dargestellt in Fig. 6, ist insoweit als diese mit dem ersten Ausführungsbeispiel identisch ist, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen werden kann.A modification of the first exemplary embodiment according to FIG. 2, shown in FIG. 6, is provided with the same reference numerals insofar as this is identical to the first exemplary embodiment, so that reference can be made to the explanations for the first exemplary embodiment.

Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel weist das zweite Ausführungsbeispiel nicht nur den ersten Ast 56 und den zweiten Ast 58 sondern einen dritten Ast 100 und einen vierten Ast 102 auf, wobei der erste Ast 56 und der vierte Ast 102 in dem Entladungskanal 12a und der zweite Ast 58 und der dritte Ast 100 in dem zweiten Entladungskanal 12b und jeweils in derselben Entladungszone 40a und 40b der Entladungskanäle 12a bzw. 12b verlaufen.In contrast to the first exemplary embodiment, the second exemplary embodiment not only has the first branch 56 and the second branch 58, but also a third branch 100 and a fourth branch 102 , the first branch 56 and the fourth branch 102 in the discharge channel 12 a and the second Branch 58 and the third branch 100 run in the second discharge channel 12 b and in each case in the same discharge zone 40 a and 40 b of the discharge channels 12 a and 12 b, respectively.

In gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist beim zweiten Ausführungsbeispiel der dritte Ast 100 mit dem vierten Ast 102 über ein Spiegelelement 60′ gekoppelt, das mit dem die Kopplung zwischen dem ersten Ast und dem zweiten Ast 58 bewirkenden Spiegelelement 60 identisch ist.In the same way as in the first exemplary embodiment, in the second exemplary embodiment the third branch 100 is coupled to the fourth branch 102 via a mirror element 60 ′ which is identical to the mirror element 60 which effects the coupling between the first branch and the second branch 58 .

Darüber hinaus erfolgt eine Kopplung zwischen dem zweiten Ast 58 und dem dritten Ast 100 ebenfalls über ein Spiegel­ element 104, wobei dieses Spiegelelement 104 so ange­ strahlt ist, daß eine Ebene 106, in welcher die beiden Äste 58 und 100 liegen, senkrecht zu einer Schnittlinie 108 der beiden Ebenen 110 und 112 verläuft, in welchen Spiegelflächen 114 und 116 von das Spiegelelement 104 bildenden Spiegeln 118 und 120 liegen.In addition, a coupling between the second branch 58 and the third branch 100 is likewise element via a mirror 104, said mirror element 104 is then irradiated, that a plane 106 in which the two branches 58 and 100 are perpendicular to a line of intersection 108 of the two planes 110 and 112 runs, in which mirror surfaces 114 and 116 of mirrors 118 and 120 forming mirror element 104 lie.

Das Spiegelelement 104 wirkt in gleicher Weise wie die Spiegelelemente 60, so daß die Teilstrahlungsfelder 86 und 84 des zweiten Astes 58 im dritten Ast 100 wiederum inver­ tiert gegenüber der Strömungsrichtung 30 ausgerichtet sind, das heißt in gleicher Weise wie im ersten Ast 56.The mirror element 104 acts in the same way as the mirror elements 60 , so that the partial radiation fields 86 and 84 of the second branch 58 in the third branch 100 are in turn oriented inversely with respect to the flow direction 30 , that is to say in the same way as in the first branch 56 .

In gleicher Weise invertiert das Spiegelelement 60 bei der Kopplung des dritten Astes 100 mit dem vierten Ast 102, so daß wiederum eine Inversion der Teilstrahlungsfelder 84 und 86 erfolgt, die im vierten Ast 102 bezüglich ihrer relativen Lage zur Strömungsrichtung 30 wiederum gegenüber dem ersten Ast 56 invertiert angeordnet sind.In the same way, the mirror element 60 inverts when the third branch 100 is coupled to the fourth branch 102 , so that again the partial radiation fields 84 and 86 are inversed, which in turn in the fourth branch 102 are relative to the first branch 56 with respect to their position relative to the direction of flow 30 are arranged inverted.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 6 ist somit ebenfalls die Lage der Teilstrahlungsfelder 84 und 86 im ersten Ast 56 und im zweiten Ast 58 sowie im dritten Ast 100 und im vierten Ast 102 so, daß trotz der in Strömungsrichtung 30 auftretenden Dichtegradienten 90a und 90b (Fig. 7 und Fig. 8) bei gleicher Länge La und Lb, über welche die Entladungsräume 12a und 12b durchsetzt sind, jeweils die optischen Weglängen dieselben sind.In the second exemplary embodiment, shown in FIG. 6, the position of the partial radiation fields 84 and 86 in the first branch 56 and in the second branch 58 as well as in the third branch 100 and in the fourth branch 102 is such that, despite the density gradients 90 occurring in the direction of flow 30 a and 90 b ( Fig. 7 and Fig. 8) with the same length La and Lb, over which the discharge spaces 12 a and 12 b are penetrated, the optical path lengths are the same.

Dabei hat das zweite Ausführungsbeispiel den Vorteil, daß zur optimalen Ausnützung der im Entladungsraum 40 auf­ tretende Gasentladung der Entladungsraum eines jeden der Entladungskanäle 12a und 12b optimal ausgenützt ist. The second exemplary embodiment has the advantage that the discharge space of each of the discharge channels 12 a and 12 b is optimally utilized for optimal utilization of the gas discharge occurring in the discharge space 40 .

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel eines erfindungs­ gemäßen Lasers, dargestellt in Fig. 9, verlaufen die Ent­ ladungskanäle 12c und 12d parallel zueinander und sind jeweils von dem ersten Ast 56c bzw. dem zweiten Ast 58d durchsetzt die über ein als Ganzes mit 120 bezeichnetes Spiegelelement miteinander gekoppelt sind. Das Spiegel­ element umfaßt drei Spiegel 122, 124 und 126, deren Spiegelflächen 128, 130 und 132 jeweils in einem Winkel kleiner 180°, vorzugsweise einem Winkel von 90° relativ zueinander angeordnet sind.A fiction, modern laser in a third embodiment, illustrated in Fig. 9, which run Ent charge channels 12 c and 12 d parallel to each other and each of the first slope 56 c and the second branch 58 d passes through the an as a whole with 120 designated mirror element are coupled together. The mirror element comprises three mirrors 122 , 124 and 126 , the mirror surfaces 128 , 130 and 132 are each arranged at an angle of less than 180 °, preferably an angle of 90 ° relative to one another.

Vorzugsweise sind die Spiegel 122 und 124 in gleicher Weise angeordnet wie die Spiegel 62 und 64 der Spiegel­ einheit 60, so daß deren Inversionsrichtung 134 parallel zu den Strömungsrichtungen 30 in den Entladungskanälen 12c und 12d verläuft und in einem Zwischenstück 136 des Resonatorstrahlungsfeldes 54 bereits die Teilstrahlungs­ felder 84 und 86 bezüglich der Strömungsrichtung inver­ tiert sind. Diese Inversion wird durch den Spiegel 126, welcher mit seiner Spiegelfläche 132 parallel zur Inver­ sionsrichtung 134 verläuft, nicht mehr verändert, so daß schließlich in dem zweiten Ast 58d ebenfalls die Teil­ strahlungsfelder 84 und 86 bezüglich der Strömungsrichtung 30 invertiert vorliegen.The mirrors 122 and 124 are preferably arranged in the same way as the mirrors 62 and 64 of the mirror unit 60 , so that their inversion direction 134 runs parallel to the flow directions 30 in the discharge channels 12 c and 12 d and already in an intermediate piece 136 of the resonator radiation field 54 the partial radiation fields 84 and 86 are inverted with respect to the direction of flow. This inversion is no longer changed by the mirror 126 , which extends with its mirror surface 132 parallel to the direction of inversion 134 , so that finally also the partial radiation fields 84 and 86 with respect to the flow direction 30 are present in the second branch 58 d.

Somit kann der Dichtegradient 90c und 90d bei gleicher Länge Lc des ersten Astes und Ld des zweiten Astes im wesentlichen vollständig kompensiert werden, in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 bis 5, mit dem einzigen Unterschied, daß die Entladungskanäle 12c und 12d parallel zueinander verlaufen und somit vor­ zugsweise die Möglichkeit besteht, beide Entladungskanäle mit demselben Gasumwälzsystem 16 zu betreiben. Thus, the density gradient 90 c and 90 d can be substantially completely compensated for with the same length Lc of the first branch and Ld of the second branch, in the same way as in the first exemplary embodiment according to FIGS. 2 to 5, with the only difference that the discharge channels 12 c and 12 d run parallel to each other and thus there is preferably the possibility of operating both discharge channels with the same gas circulation system 16 .

Im übrigen ist das dritte Ausführungsbeispiel in gleicher Weise ausgebildet und arbeitet wie das erste Ausführungs­ beispiel, so daß die identischen Teile mit identischen Bezugszeichen versehen sind und hinsichtlich deren Be­ schreibung auf die Ausführungen zum ersten Ausführungs­ beispiel verwiesen wird.Otherwise, the third embodiment is the same Wise trained and works like the first embodiment example, so that the identical parts with identical Reference numerals are provided and regarding their Be writing on the explanations for the first execution example.

Bei einem vierten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 10 sind die beiden Entladungskanäle 12c und 12d in gleicher Weise wie beim dritten Ausführungsbeispiel in Fig. 3 parallel nebeneinander angeordnet, so daß auch diese beispielsweise durch dasselbe Gasumwälzsystem 16 versorgbar sind.In a fourth exemplary embodiment, shown in FIG. 10, the two discharge channels 12 c and 12 d are arranged parallel to one another in the same way as in the third exemplary embodiment in FIG. 3, so that these can also be supplied, for example, by the same gas circulation system 16 .

Im Gegensatz zum dritten Ausführungsbeispiel wird jeder der Entladungskanäle 12c und 12d von zwei Ästen durch­ setzt wobei der erste Ast 56e mit dem zweiten Ast 58f über ein als Ganzes mit 150 bezeichnetes Spiegelelement gekoppelt ist, welches nicht nur eine Inversionsrichtung 152 aufweist, welche parallel zu den Strömungsrichtungen 30 verläuft, sondern auch noch eine zweite Inversionsrich­ tung 154 senkrecht zur ersten Inversionsrichtung 152, so daß bezüglich sämtlicher Querrichtungen 80 des Resonator­ strahlungsfeldes 54 beim Hindurchtritt durch das Spiegel­ element 150 eine Inversion erfolgt.In contrast to the third exemplary embodiment, each of the discharge channels 12 c and 12 d is penetrated by two branches, the first branch 56 e being coupled to the second branch 58 f via a mirror element designated as a whole as 150 , which not only has an inversion direction 152 , which runs parallel to the flow directions 30 , but also a second direction of inversion direction 154 perpendicular to the first inversion direction 152 , so that with respect to all transverse directions 80 of the resonator radiation field 54 when passing through the mirror element 150 there is an inversion.

Damit ist das Spiegelelement 150 unabhängig gegen Fehl­ justierungen seiner Inversionsrichtungen 152 und 154 bezüglich der Strömungsrichtung 30.Thus, the mirror element 150 is independent against misalignments of its inversion directions 152 and 154 with respect to the flow direction 30 .

Darüber hinaus verläuft parallel zu dem ersten Ast 56e ein dritter Ast 156 sowie parallel zum zweiten Ast 58f ein vierter Ast 158, wobei der dritte Ast 156 mittels eines V-förmigen Umlenkspiegels 160 mit dem ersten Ast 56e gekoppelt ist und der vierte Ast 158 mittels eines identisch ausgebildeten V-förmigen Umlenkspiegels 162 mit dem zweiten Ast 58f.In addition, a third branch 156 runs parallel to the first branch 56 e and a fourth branch 158 runs parallel to the second branch 58 f, the third branch 156 being coupled to the first branch 56 e by means of a V-shaped deflecting mirror 160 and the fourth branch 158 by means of an identically designed V-shaped deflecting mirror 162 with the second branch 58 f.

Die V-förmigen Umlenkspiegel 160 und 162 sind vorzugsweise identisch ausgebildet wie das Spiegelelement 60 und deren Inversionsrichtungen 164 und 166 verlaufen parallel zu der Strömungsrichtung 30, so daß die Teilstrahlungsfelder 84 und 86 bezüglich der Strömungsrichtungen 30 im dritten Ast 156 gegenüber ihrer Lage im ersten Ast 56e invertiert sind und in gleicher Weise auch im vierten Ast 158 gegenüber ihrer Lage im zweiten Ast 58f, was insgesamt wiederum zur Folge hat, daß die Teilstrahlungsfelder 84 und 86 relativ zur Strömungsrichtung im dritten Ast 156 und im vierten Ast 158 wiederum gegeneinander invertiert sind (Fig. 11 und 12).The V-shaped deflecting mirrors 160 and 162 are preferably of identical design to the mirror element 60 and their inversion directions 164 and 166 run parallel to the flow direction 30 , so that the partial radiation fields 84 and 86 with respect to the flow directions 30 in the third branch 156 compared to their position in the first branch 56 e are inverted and in the same way also in the fourth branch 158 compared to their position in the second branch 58 f, which in turn has the consequence that the partial radiation fields 84 and 86 in turn inverted relative to the direction of flow in the third branch 156 and in the fourth branch 158 are ( Figs. 11 and 12).

Ein sich in den Entladungskanälen 12c und 12d ausbildender Dichtegradient 90e und 90f ist somit ebenfalls in vollem Umfang kompensierbar, wenn die Länge Le und Lf, über welche sich die Äste 56e und 56f sowie 156 und 158 durch die Entladungskanäle 12e und 12f erstrecken im wesent­ lichen gleich groß ist.A density gradient 90 e and 90 f that forms in the discharge channels 12 c and 12 d can thus also be fully compensated if the length Le and Lf over which the branches 56 e and 56 f and 156 and 158 pass through the discharge channels 12 e and 12 f extend essentially the same size.

Das Spiegelelement 150 stellt einen sogenannten "cube-corner" dar, das heißt ein Eckteil eines Kubus mit drei senkrecht aufeinanderstehenden Wandflächen 170, 172 und 174, wobei eine Einstrahlung in den "cube-corner" über eine vordere optisch durchlässige Wandfläche 176 erfolgt. The mirror element 150 represents a so-called "cube-corner", that is to say a corner part of a cube with three wall surfaces 170 , 172 and 174 which are perpendicular to one another, wherein radiation into the "cube-corner" takes place via a front optically transparent wall surface 176 .

Das Resonatorstrahlungsfeld 54 setzt sich somit beispiels­ weise vom ersten Ast 56e durch die Wandfläche 176 hindurch fort in den "cube-corner" und trifft in einem ersten Auf­ treffpunkt 178 auf der verspiegelten Fläche 170 auf, wird reflektiert und breitet sich als Zwischenstück 180 weiter fort bis zu einem Auftreffpunkt 182 auf der verspiegelten Fläche 172, wird weiter reflektiert und breitet sich mit einem Zwischenstück 184 fort bis zu einem Auftreffpunkt 186 auf der Spiegelfläche 174. Von dort ausgehend setzt sich das Resonatorstrahlungsfeld 54 in Richtung des zweiten Astes 58f fort, durchdringt wiederum die Wand­ fläche 176 und geht in den zweiten Ast 58f über.The resonator radiation field 54 thus continues, for example, from the first branch 56 e through the wall surface 176 into the "cube corner" and strikes the mirrored surface 170 at a first point of incidence 178 , is reflected and propagates as an intermediate piece 180 continues to a point of impact 182 on the mirrored surface 172 , is further reflected and propagates with an intermediate piece 184 to a point of impact 186 on the mirror surface 174 . From there, the resonator radiation field 54 continues in the direction of the second branch 58 f, in turn penetrates the wall surface 176 and merges into the second branch 58 f.

Der Vorteil eines sogenannten "cube-corner" ist der, daß unabhängig von der Anstrahlrichtung des Strahlungsfeldes 54 die Ausstrahlrichtung des Strahlungsfeldes 54 parallel zu dieser liegt, so daß ein derartiger "cube-corner" justierunempfindlich für eine Parallelorientierung der beiden Äste 56e und 58f sorgt.The advantage of a so-called "cube corner" is that regardless of the direction of radiation of the radiation field 54, the radiation direction of the radiation field 54 is parallel to it, so that such a "cube corner" is insensitive to adjustment for a parallel orientation of the two branches 56 e and 58 f cares.

Anstelle des "cube-corner" kann auch beispielsweise ein Kegelspiegel zum Einsatz kommen, welcher beispielsweise das von dem ersten Ast 56e sich weiter ausbreitende Resonatorstrahlungsfeld 54 über einen zu seiner Kegelachse parallelen Zwischenfokus hindurch auf die gegenüber­ liegende Seite abbildet, so daß das schließlich den zweiten Ast 58 bildende Resonatorstrahlungsfeld aus diesem austritt. Die Kegelachse ist dabei parallel zu den Ästen 56e und 58f ausgerichtet und liegt vorzugsweise symme­ trisch zwischen diesen.Instead of the "cube-corner", for example, a cone mirror can also be used, which, for example, images the resonator radiation field 54 , which spreads further from the first branch 56 e, via an intermediate focus parallel to its cone axis to the opposite side, so that this finally the second branch 58- forming resonator radiation field emerges from this. The cone axis is aligned parallel to the branches 56 e and 58 f and is preferably symmetrical between them.

Claims (12)

1. Quergeströmter Gaslaser mit zwei von einem Lasergas durchströmten Entladungskanälen, mit einem Resonator, dessen Resonatorstrahlungsfeld in Querrichtung aus mehreren Teilstrahlungsfeldern zusammengesetzt ist, wobei aufgrund eines Dichtegradienten auftretende Unterschiede der optischen Weglänge der Teil­ strahlungsfelder reduziert sind, und dessen Reso­ natorstrahlungsfeld mit jeweils einem Ast einen der Entladungskanäle durchsetzt, und mit einem vom Resonator umfaßten Spiegelelement, welches die Äste des Resonatorstrahlungsfeldes so miteinander koppelt, daß sie einen Winkel von ungefähr 90° oder weniger miteinander einschließen, dadurch gekennzeichnet,
daß beide Entladungskanäle (12) mit gleicher Strömungsrichtung (30) vom Lasergas durchströmt sind,
daß das Spiegelelement (60, 120, 150) die relative Lage der Teilstrahlungsfelder (84, 86) bezüglich mindestens einer Inversionsrichtung (88, 134, 152, 154), welche parallel zu Querrichtungen (80) des Resonatorstrahlungsfeldes (54) verläuft, invertiert
und daß die Inversionsrichtung (88, 134, 152) parallel zur Strömungsrichtung (30) verläuft.1. Cross-flow gas laser with two discharge channels through which a laser gas flows, with a resonator, the resonator radiation field of which is composed of several partial radiation fields in the transverse direction, differences in the optical path length of the partial radiation fields occurring due to a density gradient being reduced, and the resonator radiation field with one branch each which passes through the discharge channels, and with a mirror element which is surrounded by the resonator and which couples the branches of the resonator radiation field to one another such that they enclose an angle of approximately 90 ° or less with one another, characterized in that
that the laser gas flows through both discharge channels ( 12 ) with the same flow direction ( 30 ),
that the mirror element ( 60 , 120 , 150 ) inverts the relative position of the partial radiation fields ( 84 , 86 ) with respect to at least one inversion direction ( 88 , 134 , 152 , 154 ) which runs parallel to transverse directions ( 80 ) of the resonator radiation field ( 54 )
and that the direction of inversion ( 88 , 134 , 152 ) runs parallel to the direction of flow ( 30 ). 2. Gaslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiegelelement (60, 120, 150) die Teilstrahlungs­ felder (84, 86) in einer einzigen Inversionsrichtung (88) invertiert. 2. Gas laser according to claim 1, characterized in that the mirror element ( 60 , 120 , 150 ), the partial radiation fields ( 84 , 86 ) in a single inversion direction ( 88 ) inverts. 3. Gaslaser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiegelelement (60, 120) zwei Spiegelflächen (66, 68; 128, 130) aufweist.3. Gas laser according to claim 2, characterized in that the mirror element ( 60 , 120 ) has two mirror surfaces ( 66 , 68 ; 128 , 130 ). 4. Gaslaser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelflächen (66, 68; 128, 130) in einer zur Inversionsrichtung (88) senkrechten Richtung parallel zueinander verlaufen.4. Gas laser according to claim 3, characterized in that the mirror surfaces ( 66 , 68 ; 128 , 130 ) run parallel to one another in a direction perpendicular to the direction of inversion ( 88 ). 5. Gaslaser nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelflächen (66, 68; 128, 130) einen Winkel von weniger als 180° miteinander einschließen.5. Gas laser according to one of claims 2 to 4, characterized in that the mirror surfaces ( 66 , 68 ; 128 , 130 ) form an angle of less than 180 ° with one another. 6. Gaslaser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Äste (56, 58) des Resonatorstrahlungsfeldes (54) einen Winkel (β) größer als 0° miteinander einschließen.6. Gas laser according to one of the preceding claims, characterized in that the branches ( 56 , 58 ) of the resonator radiation field ( 54 ) enclose an angle (β) greater than 0 ° with one another. 7. Gaslaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Äste (56c, 58d, 56e, 58f) des Resonatorstrahlungsfeldes (54) parallel zueinander verlaufen.7. Gas laser according to one of claims 1 to 5, characterized in that the branches ( 56 c, 58 d, 56 e, 58 f) of the resonator radiation field ( 54 ) run parallel to one another. 8. Gaslaser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiegelelement (120, 150) so ausgebildet ist, daß dieses zwei senkrecht zueinander stehende Inversionsrichtungen (152, 154) für das Resonatorstrahlungsfeld (54) aufweist. 8. Gas laser according to one of the preceding claims, characterized in that the mirror element ( 120 , 150 ) is designed such that it has two mutually perpendicular inversion directions ( 152 , 154 ) for the resonator radiation field ( 54 ). 9. Gaslaser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiegelelement (120, 150) drei aufeinanderfolgend angestrahlte Spiegelflächen (128, 130, 132; 170, 172, 174) aufweist.9. Gas laser according to claim 8, characterized in that the mirror element ( 120 , 150 ) has three successively illuminated mirror surfaces ( 128 , 130 , 132 ; 170 , 172 , 174 ). 10. Gaslaser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiegelelement (150) die beiden Äste (56e, 58f) des Resonatorstrahlungsfelds (54) parallel zueinander reflektiert.10. Gas laser according to claim 9, characterized in that the mirror element ( 150 ) reflects the two branches ( 56 e, 58 f) of the resonator radiation field ( 54 ) parallel to each other. 11. Gaslaser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiegelelement (150) ein "cube-corner" ist.11. Gas laser according to claim 10, characterized in that the mirror element ( 150 ) is a "cube-corner". 12. Gaslaser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiegelelement ein Kegelspiegel ist, welcher im Kegelinneren reflektierend ausgebildet ist.12. Gas laser according to claim 10, characterized in that the mirror element is a conical mirror, which is formed reflective inside the cone.