GAS LASER

Abstract: A gas-laser with a tubular body 1 for retaining a laser gas flowing along the laser beam, at least two pairs of electrodes 14, 15, 16, 17, or sections thereof, being located along the tubular body with mutually opposing individual electrodes, is characterised in that the pairs of electrodes 14, 15, 16, 17 and their sections in the circumferential direction of the tube 1 are arranged offset with respect to one another. This produces an energy distribution with a single maximum in the centre of the tube, resulting in an optimum of energy being available there for excitation of the laser beam. <IMAGE>

Description: GAS-LASER Die Erfindung betrifft einen Gas-Laser gemäss dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Bei solchen Leistungs-Lasern spielt die Verteilung der Energie im Strahl eine grosse Rolle . Man ist bestrebt, die Energie zur Mitte des Strahls hin gleichmässig ansteigen zu lassen, so dass man einen Mode nullter Ordnung erhält. Leider ergibt sich oft eine ungleichmässige Energieverteilung, z.B. bei einem Strahl höherer Ordnung, der über den Querschnitt z. B. zunächst ansteigende Energie, dann wieder abfallende Energie, dann wieder ansteigende Energie und dann wieder abfallende Energie aufweist, so dass zwei Maximas entstehen. Auch können drei, vier usw. Maximas entstehen. Es steht dann in der Mitte des Strahls weniger Energie zur Verfügung. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gas-Laser insbesondere einen Leistungs-Gas Laser anzugeben, bei dem die Energieverteilung die seitherigen Ungleichmässigkeiten möglichst vermeidet. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs ersichtlichen Merkmale gelöst. Durch die Erfindung erreicht man, dass die Energieverteilung zur Mitte hin einen gleichmässigen Anstieg hat. Um die Form der Energieverteilung im Gasstrahl beeinflussen zu können und beispielsweise statt einer Spitzen- eine Keilform zu erhalten, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung mindestens ein Elektrodenpaar oder ein Abschnitt desselben verdrehbar gegenüber dem Gasstrom bzw. Laserstrahl angeordnet. Je nach der gewünschten Energieform kann man dann eine Verdrehung um kleinere oder grössere Winkelgrade vornehmen. Eine besonders einfache Art der Drehanordnung ergibt sich, wenn man die Elektrodenpaare oder ihre Abschnitte fest mit dem Gasrohr verbindet und dieses in mehrere Abschnitte unterteilt, von denen mindestens einer drehbar gelagert ist. Dabei ist es zweckmässig, die drehbaren Elektroden bzw. die Rohrabschnitte mit einer Verstellvorrichtung zu verbinden, so dass die Verstellung von einem Steuergerät oder von einer Programmsteuerung vorgenommen werden kann. Um während des Arbeitsvorganges ein ungewolltes Verdrehen zu verhindern, ist ausserdem noch eine Arretiervorrichtung vorgesehen. Durch die Merkmale des Anspruchs 6 erreicht man, dass - je nach Anzahl der Elektrodenpaare - keine Vorzugsrichtung entsteht, in der das Plasma besonders stark oder besonders wenig stark den Feldlinien der Elektrodenpaare ausgesetzt ist. Durch die Merkmale des Anspruchs 7 kann man die Elektrodenpaare zugleich kühlen und die Bohrungen können sich geradlinig erstrecken, wodurch sie einfacher herzustellen sind als z. B. spiralige oder sonstwie gewundene Bohrungen. Für die Laser gemäss dem Anspruch 8 eignet sich die Erfindung besonders gut. Durch die Merkmale des Anspruchs 9 kann man an alle Elektrodenpaare die gleiche Spannung bei gleicher Wirkung anlegen. Die Zeichnung zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. In ihr zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung bei einem Längsschnitt durch den rohrartigen Körper, Fig. 2 mehrere Querschnitte der einzelnen Elektrodenabschnitte, Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Drehantrieb eines Rohrabschnittes, Fig. 4 einen ungefalteten, rohrartigen Körper mit vier jeweils um 900 versetzten Elektrodenpaaren, Fig. 5 einen Querschnitt durch kühlbare Elektroden. Der Gas-Laser besitzt einen rohrartigen Körper 1 mit kreisförmigem Innen- und Aussenquerschnitt, in welchem sich sowohl das Laser-Gas als auch der Laserstrahl befinden. An den beiden Enden sind die Spiegeleinheiten 3 bzw. 4 angebracht. Letzterer ist mit dem Endspiegel ausgestattet, während sich an der Spiegeleinheit 3 ein teildurchlässiger sogenannter Auskoppelspiegel befindet. Über diesen tritt der erzeugte Laserstrahl aus und er gelangt über eine Laserzuführung 5 zu einer Bearbeitungsstelle oder dergleichen. Der rohrartige Körper 1 ist zu einem U geformt, wodurch sich seine Länge etwa auf die Hälfte reduziert. Dies macht allerdings die Anbringung zweier Umlenkspiegel 6 und 7 für den Laserstrahl erforderlich. Das Laser-Gas wird über die Leitungen 8 und 9 zu und über die Leitung 10 in eine Laser-Gaskühlvorrichtung 11 abgeführt. Aus dieser wird es dann von einem Gebläse 12 wiederum angesaugt. Der Laser wird mit Hochfrequenzenergie betrieben, die von einem Hochfrequenzgenerator 13 stammt. Die notwendige Energie wird dem rohrartigen Körper 1 über mehrere hintereinander liegende Elektrodenpaare 14, 15, 16, 17 zugeführt. Die einzelnen Elektroden der Paare liegen sich dabei gegenüber, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Um nunmehr eine möglichst gleichmässige Verteilung der Energie im Gasstrom zu erhalten, sind die Elektrodenpaare in Umfangsrichtung des rohrartigen Körpers 1 gegeneinander versetzt angeordnet, wie ebenfalls das Beispiel der Fig. 2 erkennen lässt. Um die Winkellage der Elektrodenpaare zueinander beliebig einstellen zu können, sind - wie aus der Zeichnung nicht ersichtlich istdie Rohrabschnitte, auf denen sich die Elektrodenpaare befinden, drehbar gegen über den anderen Rohrteilen gelagert, wobei die Elektrodenpaare fest auf den zugehörigen Rohrabschnitten befestigt sind. Fig. 3 zeigt, dass an einem Rohrabschnitt ein Zahnrad 18 angebracht ist, in welches ein Ritzel 19 eingreift. Dies ist mit einer nicht dargestellten Verstelleinrichtung verbunden, die ihrerseits an eine Programmsteuerung od. dgl. angeschlossen sein kann. Aus Fig. 5 erkennt man nochmals die Lage der Elektroden beim Laser nach Fig. 1 und 2, diesmal aber im ungefalteten Zustand. Gemäss Fig. 6 sind um den rohrartigen Körper 1 herum zwei Elektrodenpaare 17 angeordnet, die aus Aluminium bestehen, sich axial erstrecken und einen metallischen Block darstellen. Mit ihren konkaven Innenflächen 19 liegen sie direkt am rohr artigen Körper 1 an, der in üblicher Weise ein Glasrohr ist. Somit kann Wärme aus dem Körper 1 in das Elektrodenpaar 17 fliessen. Diese Wärme wird dann von einem Medium aufgenommen, das in den Längsbohrungen 21 fliesst, die im Korpus des Elektrodenpaares 17 parallel zueinander vorgesehen sind. Ein Zufluss bzw. Abfluss 22 kommuniziert auf nicht dargestellte Weise mit den Bohrungen 21, so dass kaltes Medium zugeführt und warmes Medium abgeführt werden kann. Das Elektrodenpaar 17 wird mit Hilfe eines Klemmjochs 23 gegen den Körper 1 gedrückt und in der räumlich richtigen Lage gehalten.

Claims: CO₂ Laser having a tubular body (1) for accommodating a laser gas flowing along the laser beam, at least two electrode pairs (14, 15, 16, 17) for radio-frequency excitation with mutually oppositely located single electrodes being located behind one another along the tubular body, characterized in that the electrode pairs (14, 15, 16, 17) are arranged offset with respect to one another in the circumferential direction of the tubular body (1), and in that the single electrodes consist of metallic blocks which with their concave inside surfaces (19) rest against the tubular body (1) and are pressed against the tubular body (1) by clamping yokes (23). CO₂ Laser according to Claim 1, characterized in that at least one electrode pair (14 to 17) is arranged rotatably with respect to the gas flow or laser beam. CO₂ Laser according to Claim 2, characterized in that the electrode pairs (14 to 17) are firmly connected to the tubular body (1) and the latter is subdivided into several sections, of which at least one is rotatably supported. CO₂ Laser according to Claim 3, characterized in that the rotatably supported tube sections are connected to an adjusting device (18, 19). CO₂ Laser according to Claim 3 or 4, characterized in that a locking device is provided for the rotatable tube sections. CO₂ Laser according to Claim 1, characterized in that the electrode pairs are arranged angularly uniformly distributed on the circumference of the body and are elongated. CO₂ Laser according to Claim 1, characterized in that the metal blocks have holes for a cooling medium. CO₂ Laser according to Claim 1, characterized in that the electrode pairs are equally long.

Inventors: ACKERMANN, FRANK, DR. RER. NAT., KLINGEL, HANS, DIPL.-ING. (FH), WEICK, JUERGEN, DIPL.-ING., Weick, Jürgen, Dipl.-Ing.
Applicants: TRUMPF GMBH & CO
Application year: 1986
Main classification: H01S3
IPC codes: H01S3