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Patent Searching and Data


Title:
GAS LASER AND OPERATING METHOD THEREFOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/157581
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a gas laser, comprising: a plurality of discharge tubes (3), which are connected to one another via corner housings (4), in which in each case at least one mirror element (7) for guiding a laser beam (6) and at least one cooling channel (20) with a coolant (21) located therein are provided, and a heat exchanger (19) with at least one cooling channel (16) with a coolant (17) located therein for cooling the laser gas prior to entry into a respective corner housing (4). The invention provides an additional cooling device for cooling the laser gas and/or a temperature control device (18, 22) for producing a temperature difference (Tw,w - Tw,B) between the coolant (17) in the at least one cooling channel (16) of the heat exchanger (19) and the coolant (21) in the at least one cooling channel (20) of the corner housing (4, 5), in such a way that it is possible to set a difference (TG,K - Tw,B) between the temperature(TG,K) of the cooled laser gas on entry into the corner housing (4) and the temperature (Tw,B) of the coolant (21) in the corner housing (4) of less than 5 K, preferably of less than 2 K, in particular of less than 0.2 K. The invention also relates to an associated operating method for a gas laser.

Inventors:
VON BORSTEL MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2011/059281
Publication Date:
December 22, 2011
Filing Date:
June 06, 2011
Export Citation:
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Assignee:
TRUMPF LASER & SYSTEMTECHNIK
VON BORSTEL MICHAEL (DE)
International Classes:
H01S3/041; H01S3/223; H01S3/03; H01S3/036; H01S3/081
Foreign References:
US4891820A1990-01-02
US3900804A1975-08-19
Other References:
HILL A E ET AL: "The quantum Otto mobile and its application to directed energy", PROCEEDINGS OF SPIE, THE INTERNATIONAL SOCIETY FOR OPTICAL ENGINEERING SPIE, USA, vol. 5448, no. 1, 25 April 2004 (2004-04-25), pages 84 - 94, XP009118671, ISSN: 0277-786X, DOI: 10.1117/12.548206
KOZLOV G I ET AL: "MULTIBEAM CW GAS-DISCHARGE CO2 LASER IGLAN-3", SOVIET JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS, NEW YORK, NY, US, vol. 15, no. 3, 1 March 1985 (1985-03-01), pages 362 - 367, XP000708395, ISSN: 0049-1748, DOI: 10.1070/QE1985V015N03ABEH006331
Attorney, Agent or Firm:
KOHLER SCHMID MÖBUS et al. (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Gaslaser (1), umfassend:

eine Mehrzahl von Entladungsrohren (3), die über Eckgehäuse {4, 5) miteinander verbunden sind, in denen jeweils mindestens ein Spiegelelement (7, 8, 9) zur Strahlführung eines Laserstrahls (6, 10) sowie mindestens ein Kühlkanal (20) mit einer darin befindlichen Kühlflüssigkeit (21 ) vorgesehen sind, sowie

einen Wärmetauscher (19) mit mindestens einem Kühikanai (16) mit einer darin befindlichen Kühlflüssigkeit (17) zur Kühlung des Lasergases vor dem Eintritt in ein jeweiliges Eckgehäuse (4, 5),

dadurch gekennzeichnet,

dass eine zusätzliche Kühleinrichtung (25, 26, 27, 29) zur Kühlung des

Lasergases und/oder eine Temperiereinrichtung (18, 22) zur Erzeugung einer Temperaturdifferenz (TW,W - TW|B) zwischen der Kühlflüssigkeit (17) in dem mindestens einen Kühlkanal (16) des Wärmetauschers (19) und der

Kühlflüssigkeii (21) des mindestens einen Kühlkanals (20) des Eckgehäuses (4, 5) vorgesehen ist, derart, dass eine Differenz (TG, - TW,B) zwischen der Temperatur (TG,K) des gekühlten Lasergases beim Eintritt in das Eckgehäuse (4, 5) und der Temperatur (TW,B) der Kühlflüssigkeii (21) in dem Kühlkanal (20) des Eckgehäuses (4, 5) von weniger als 5 K, bevorzugt von weniger als 2 K, insbesondere von weniger als 0,2 K einstellbar ist.

2. Gasiaser nach Anspruch 1 , bei dem der Kühlkanal (16) des Wärmetauschers (19) und der Kühlkanal (20) des Eckgehäuses (4, 5) zwei unterschiedlichen

Kühimittelkreisläufen angehören.

3. Gaslaser nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Temperiereinrichtung (22) eine

Heizeinrichtung zur Aufheizung der Kühlflüssigkeit (21 ) aufweist, die dem

Kühikanai (20) des Eckgehäuses (4, 5) zugeführt wird.

4. Gaslaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem: die Temperiereinrichtung (18) eine Kühleinrichtung zur Kühlung der Kühlflüssigkeit (17) aufweist, die dem Kühlkanal (16) des Wärmetauschers ( 9) zugeführt wird.

5. Gasiaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zusätzliche Kühleinrichtung eine Expansionseinrichtung (25) zur adiabatischen Expansion des Lasergases beim Eintritt in das Eckgehäuse (4, 5) aufweist.

6. Gaslaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zusätzliche Kühleinrichtung eine Mischeinrichtung (27, 28) zum Zumischen von zusätzlichem Lasergas aufweist.

7. Gaslaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zusätzliche Kühleinrichtung ein Peltier-Eiement (26) zur Kühlung des Lasergases aufweist.

8. Gasiaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zusätzliche Kühleinrichtung einen weiteren Wärmetauscher (29) aufweist, der bevorzugt mit einem weiteren Kühlmittel betrieben wird.

9. Gaslaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine thermische Isolierung (30) zwischen dem Spiegelelement (7, 8, 9) und dem Eckgehäuse (4, 5) vorgesehen ist.

10. Gaslaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine weitere

Kühleinrichtung (31) zur direkten Kühlung des Spiegelelements (7, 8, 9)

vorgesehen ist.

11. Gaslaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: einen Resonatorrahmen (33), der mindestens einen Kühlkanal aufweist, der mit dem Kühlkanal (20) des Eckgehäuses (4, 5) einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf bildet.

12. Verfahren zum Betrieb eines Gaslasers (1) insbesondere nach einem der

vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Differenz (TG,K - TWIB) zwischen der Temperatur (TG,K) eines gekühlten Lasergases beim Eintritt in ein Eckgehäuse (4, 5) des Gaslasers (1 ) und der Temperatur {TW,B) einer Kühlflüssigkeit (21 ) in mindestens einem Kühlkanal (20) des Eckgehäuses (4, 5) so eingesteiit wird, dass diese weniger als 5 K, bevorzugt weniger ais 2 K, insbesondere weniger als 0,2 K beträgt.

Description:
Gasiaser und Betriebsverfahren dafür Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gaslaser, umfassend: eine Mehrzahl von Entladungsrohren, die über Eckgehäuse miteinander verbunden sind, in denen jeweils mindestens ein Spiegelelement zur Strahlführung eines Laserstrahls sowie mindestens ein Kühlkanal mit einer darin befindlichen Kühiflüssigkeit vorgesehen sind, sowie einen Wärmetauscher mit mindestens einem Kühikanal mit einer darin befindlichen Kühlflüssigkeit zur Kühlung des Lasergases vor dem Eintritt in ein jeweiliges Eckgehäuse, sowie ein Betriebsverfahren für einen solchen Gasiaser. Gasiaser, insbesondere COs-Laser, weisen einen gefalteten, vorzugsweise quadratischen Laserresonator auf, in dem der Laserstrahl in einer oder mehreren übereinander liegenden, parallelen Ebenen quadratisch gefaltet wird, wozu in jeder Ebene Spiegelelemente angeordnet sind, die üblicher Weise in vier Eckgehäusen untergebracht sind. Zwischen den Eckgehäusen sind Entladungsrohre mit Elektroden zur Anregung des Lasergases angeordnet. Das Lasergas wird von einer Druckqueiie, die z.B. als Radialgebläse ausgebildet sein kann, über Zufuhrleitungen den

Eckgehäusen zugeführt, wobei in den Zufuhrleitungen typischer Weise einer oder mehrere Kühikanäie eines Wärmetauschers angeordnet sind, um das Lasergas vor dem Eintritt in die Eckgehäuse und damit in den Strahlführungsraum abzukühlen. Der Lasergaskreislauf wird über Absaugleitungen geschlossen, über die das aufgeheizte Lasergas aus den Entladungsrohren abgesaugt und dem Radialgebläse zugeführt wird. Üblicherweise werden die Eckgehäuse gekühlt. Dazu sind in einem Grundkörper eines der jeweiligen Eckgehäuse einer oder mehrere Kühikanäie angebracht, die von einer Kühlflüssigkeit, typischer Weise Wasser, durchströmt werden. Die Kühikanäie des Wärmetauschers sind in der Rege! mit den Kühlkanälen des Eckgehäuses verbunden und bilden einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf.

Bei den oben beschriebenen Gaslasern ist insbesondere bei großen

Resonatoriängen das Problem aufgetreten, dass der Laserstrah! In dem

Laserresonator eine unerwünschte Änderung der Laserstrahirichtung (sog, Strahl- Pointing) erfährt, was zu einer Verschlechterung der Strahlqualität führen kann.

Aufgabe der Erfindung

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gaslaser und Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass eine unerwünschte Änderung der Laserstrahirichtung des erzeugten Laserstrahls möglichst klein bleibt.

Gegenstand der Erfindung Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Gaslaser, bei dem eine zusätzliche Kühleinrichtung zur Kühlung des Lasergases und/oder eine Temperiereinrichtung zur Erzeugung einer Temperaturdifferenz zwischen der Kühlflüssigkeit in dem

mindestens einen Kühlkanal des Wärmetauschers und der Kühlflüssigkeit des mindestens einen Kühlkanals des Eckgehäuses vorgesehen ist. Bei herkömmlichen Gaslasern liegt die Temperatur des einströmenden gekühlten Lasergases typischer Weise ca. 10 K über der Temperatur der Kühlflüssigkeit in dem Eckgehäuse. Durch die oben beschriebenen Maßnahmen kann erreicht werden, dass eine Differenz zwischen der Temperatur des gekühlten Lasergases beim Eintritt in das Eckgehäuse und der Temperatur der Kühlflüssigkeit in dem Eckgehäuse von weniger als 5 K, bevorzugt von weniger als 2 K, insbesondere von weniger als 0,2 K einstellbar ist

Der Erfinder hat erkannt, dass die Verkippung der in den Eckgehäusen angeordneten Spiegeieiemente durch eine asymmetrische Ausdehnung des (in der Regel symmetrischen) Eckgehäuses ausgelöst wird, die durch einen Temperaturgradienten zwischen der Temperatur des in das Eckgehäuse einströmenden Lasergases und der Temperatur des Kühlmittels in dem Kühlkanai des Eckgehäuses erzeugt wird. Durch die Angleichung der jeweiligen Temperaturen auf eine Differenz von 5 K oder weniger kann eine Verkippung der Spiegeieiemente nahezu vollständig vermieden werden, so dass das Strahl-Pointing verbessert werden kann. Es versteht sich, dass im ideaifali die Temperatur des Lasergases und des Kühlmittels in dem Eckbiock so angeglichen wird, dass die Temperaturdifferenz (nahezu) bei Null liegt.

Die Angleichung der Temperatur mit Hilfe der Temperiereinrichtung ist besonders vorteilhaft, wenn der Kühlkanal des Wärmetauschers und der Kühlkanal des

Eckgehäuses zwei unterschiedlichen Kühlmitteikreisiäufen angehören, in diesem Fall kann die Temperatur der Kühlflüssigkeit in den Kühlkanäien des Eckblocks

vollständig unabhängig von der Temperatur der Kühlflüssigkeit in den Kühlkanäien des Wärmetauschers eingestellt werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Temperiereinnchtung eine

Heizeinrichtung zur Aufheizung der Kühlflüssigkeit auf, die dem Kühikanal des Eckgehäuses zugeführt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Temperiereinrichtung auch eine Kühleinrichtung zur Kühlung des Kühlmittels aufweisen, welches dem bzw. den Kühlkanälen des Wärmetauschers zugeführt wird. Bei der Verwendung von unterschiedlichen Kühlmittelkreisläufen können als Heiz- oder Kühleinrichtungen die Aggregate des jeweiligen Kühlmittelkreislaufs dienen, Insbesondere wenn ein gemeinsamer Kühlmitteikreislauf vorgesehen ist, d.h. wenn die Kühlkanäle der Eckgehäuse mit den Kühikanäien des Wärmetauschers verbunden sind und die Kühiflüssigkeit in den beiden Kühlmittelkreisläufen eine im Wesentlichen identische Temperatur aufweist, ist es günstig, wenn das Lasergas einer direkten Kühlung mittels einer zusätzlichen Kühleinnchtung unterworfen wird, so dass die Temperatur des gekühlten Lasergases unabhängig von der Temperatur der Kühiflüssigkeit des Wärmetauschers bzw. der Kühiflüssigkeit in dem Eckgehäuse einstellbar ist. Zur zusätzlichen Kühlung des Lasergases können unterschiedliche Maßnahmen vorgesehen werden:

In einer Ausführungsform weist die zusätzliche Kühleinnchtung eine Expansionseinrichtung zur adiabatischen Expansion des Lasergases beim Eintritt in das

Eckgehäuse auf. In diesem Fall wird in dem Bereich, in dem das Zuführungsrohr in das Eckgehäuse mündet, eine Expansionseinrichtung z.B. in Form einer ggf.

steuerbaren bzw. regelbaren Expansionsdüse vorgesehen, die ein Abkühlen des in das Eckgehäuse eintretenden Lasergases bewirkt.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist die zusätzliche Kühleinrichtung eine Mischeinrichtung zum Zumischen von zusätzlichem kaltem Lasergas auf. Es versteht sich, dass das zusätzlich zugemischte Lasergas eine geringere Temperatur als das bereits in dem Gaskreislauf des Gasiasers vorhandene Lasergas aufweisen muss. Die Menge des zugeführten Lasergases wird hierbei z.B. über ein steuerbares Ventil so eingestellt, dass die gewünschte Kühlwirkung erreicht wird. Der Einlass bzw. das steuerbare Ventil für das zugemischte Lasergas befindet sich hierbei bevorzugt am Ausgang des Wärmetauschers, d.h. benachbart zum Eckgehäuse.

In einer Ausführungsform weist die zusätzliche Kühleinrichtung ein Peltier-Element zur Kühlung des Lasergases auf. Das Lasergas wird in diesem Fall zusätzlich zu dem Wärmetauscher direkt über das Peltier-Element gekühlt, was ebenfalls eine zusätzliche Angleichung der Temperatur des Lasergases an die Temperatur der Kühlflüssigkeit in dem Eckgehäuse bewirkt.

Die zusätziiche Kühleinrichtung kann auch einen weiteren Wärmetauscher aufweisen, der mit demselben oder bevorzugt mit einem weiteren Kühlmittel betrieben wird, d.h. die Kühlkanäle des weiteren Wärmetauschers werden mit einem anderen Kühlmittel als die des ersten Wärmetauschers beaufschlagt. Bei dem weiteren Kühlmittel kann es sich z.B. um ein Kühlmittel eines Kühlaggregats handeln, das zur Kühlung der Kühlflüssigkeit des durch die Kühlkanäle des (ersten) Wärmetauschers fließenden Kühlmittels dient.

Um ein temperaturstabiles Eckgehäuse und damit ein gutes Stahl-P.ointing zu erhalten, hat es sich ferner als günstig herausgestellt, wenn der Einfluss weiterer Wärmequellen minimiert wird. Um dies zu erreichen, kann eine thermische Isolierung zwischen dem bzw. den Spiegelelement(en) und dem Eckgehäuse bzw. dessen Grundkörper vorgesehen sein, um eine Übertragung der Spiegelwärme von dem Spiegeleiement bzw. dessen Spiegelfräger auf das Eckgehäuse weitestgehend zu vermeiden. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine weitere Kühleinrichtung zur direkten Kühlung des Spiegeleiements in dem Eckgehäuse vorgesehen sein. Auch ist es für die Temperaturstabilität des Eckgehäuses günstig, wenn ein

Resonatorrahmen, an dem das bzw. alle Eckgehäuse des Gaslasers angebracht sind, mindestens einen Kühlkanal aufweist, der mit dem Kühlkanal des Eckgehäuses einen gemeinsamen Kühlmitteikreislauf bildet. Durch die gemeinsame Kühlung kann erreicht werden, dass die Eckgehäuse und der Resonatorrahmen dieselbe, im

Wesentlichen konstante Temperatur aufweisen.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb eines Gaslasers, der

insbesondere wie oben beschrieben ausgebildet ist. Bei dem Gaslaser wird eine Differenz zwischen der Temperatur eines gekühlten Lasergases beim Eintritt in ein Eckgehäuse des Gaslasers und der Temperatur einer Kühlflüssigkeit in mindestens einem Kühlkanal des Eckgehäuses so eingestellt, das diese weniger ais 5 K, bevorzugt weniger als 2 K, insbesondere weniger ais 0,2 K beträgt. Der Betrieb eines Gaslasers auf die oben beschriebene Weise hat sich insbesondere bei Resonatoren mit hohen Resonatorlängen (z.B. größer als 5m) oder Laserbearbeitungsmaschinen mit Sangen Strahliängen (größer 8m) ais besonders vorteilhaft herausgestellt.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen CG Gaslaser mit einem gefalteten

Laserresonator in einer Schnittdarstellung, Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des C0 2 -Gaslasers von Fig. , eine Schnittdarsteliung eines Details des erfindungsgemäßen

Gaslasers mit zwei getrennten Kühlmittelkreisläufen, Fig. 3b eine Darstellung analog Fig. 3a mit einer zusätzlichen Kühleinrichtung in Form einer Expansionsdüse sowie eines Peltier-Elements zur Kühlung des Lasergases, und

Fig. 3c eine Darstellung analog Fig. 3b mit einer zusätzlichen Kühleinrichtung in Form einer Mischeinrichtung und eines zusätzlichen Wärmetauschers zur Kühlung des Lasergases.

Der in Fig. 1 gezeigte C0 2 -Gaslaser 1 weist einen quadratisch gefalteten

Laserresonator 2 mit vier sich aneinander anschließenden Laserentiadungsrohren 3 auf, die über Eckgehäuse 4, 5 miteinander verbunden sind. Ein in Richtung der Achsen der Laserentladungsrohre 3 verlaufender Laserstrahl 6 ist strichpunktiert dargestellt. Umlenkspiege! 7 in den Eckgehäusen 4 dienen der Umlenkung des Laserstrahls 6 um jeweils 90°. in einem der Eckgehäuse 5 sind ein Rückspiegel 8 und ein teiltransmissiver Auskoppelspiegef 9 angeordnet. Der Rückspiegel 8 ist hochreflektierend ausgebildet und reflektiert den Laserstrahl 6 um 180°, so dass die Laserentladungsrohre 3 in entgegen gesetzter Richtung erneut durchlaufen werden.

Ein Teil des Laserstrahles 6 wird an dem teiltransmissiven Auskoppeispiegei 9 aus dem Laserresonator 2 ausgekoppelt, der andere Teil verbleibt im Laserresonator 2 und durchläuft die Laserentladungsrohre 3 erneut, Der über den Auskoppeispiegei 9 aus dem Laserresonator 2 ausgekoppelte Laserstrahl ist mit 10 bezeichnet. im Zentrum des gefalteten Laserresonators 2 ist als Druckquelle für Lasergas ein Radialgebläse 11 angeordnet, das über Zufuhrleitungen 12 für Lasergas mit den Eckgehäusen 4, 5 in Verbindung steht Absaugleitungen 13 verlaufen zwischen Absauggehäusen 14 und dem Radialgebläse 1 1. Die Strömungsrichtung des

Lasergases im Innern der Laserentladungsrohre 3 sowie in de Zufuhr- und

Absaugleitungen 12, 13 ist durch Pfeile veranschaulicht Die Anregung des

Lasergases erfolgt über Elektroden 15, die benachbart zu den Laserentladungsrohren 3 angeordnet und mit einem (nicht gezeigten) HF-Generator verbunden sind. Als HF-Generator kann beispielsweise ein Röhrengenerator mit einer Anregungsfrequenz von 13,56 MHz oder 27, 12 MHz verwendet werden. Wie in Fig. 2 und insbesondere in Fig, 3a zu erkennen ist, sind in den

Zufuhrleitungen 12 wendel- bzw. lamellenartige Kühlkanäle 16 in Form von

Kühlrohren vorgesehen, durch die eine Kühlflüssigkeit 17, im vorliegenden Beispiel Wasser, fließt. Die Kühlkanäle 16 stehen mit einem Kühlaggregat 18 in Verbindung und bilden zusammen mit diesem einen Wärmetauscherkreislauf 19, In dem

Eckgehäuse 4 von Fig. 3a ist weiterhin ein Kühlkana! 20 in Form einer Kühlbohrung vorgesehen, der durch einen Grundkörper des Eckgehäuses 4 verläuft und ebenfalls von Kühlwasser 21 durchflössen wird.

Der Kühlkanal 20 des Eckgehäuses 4 steht jedoch nicht mit dem Kühlaggregat " 18 des Wärmetauschers 19, sondern mit einem weiteren Aggregat 22 in Verbindung, welches zusammen mit dem Kühlkanal 20 einen eigenen Gehäuseblockkreislauf 23 bildet. Es versteht sich, dass der in Fig. 3a geschlossen dargestellte Wärmetauscher- kreislauf 19 nicht nur durch die Zufuhrieitung 12, sondern durch alle Zufuhrleitungen des Gaslasers 1 sowie durch alle Absaugleitungen 13 verläuft, wobei es sich in der Regel um eine Parallelschaltung von mehreren Wärmetauschern handelt.

Entsprechend verläuft auch der Gehäuseblockkreislauf 23 durch alle Eckblöcke 4, 5 des Gaslasers 1. Der Wärmetauscherkreislauf 19 und der Gehäuseblockkreislauf 23 sind unabhängig voneinander, so dass die jeweilige Temperatur T w ,w der Kühlflüssigkeit 17 des Wärmetauscherkreislaufs 19 und die Temperatur TW ,B der Kühlflüssigkeit 21 des Genäusebtockkreisiaufs 23 unabhängig voneinander einstellbar sind, indem die Aggregate 18, 22, die als Temperiereinrichtungen dienen, geeignet eingestellt werden. Dies ist günstig, um die Temperatur T G , K des kalten Lasergases beim Eintritt in das Eckgehäuse 4 an die Temperatur T W ,B der Kühlflüssigkeit 21 in dem Kühlkanal 20 des Eckgehäuses 4 anzugleichen, so dass die Temperaturdifferenz TQ,K - T W>B möglichst klein wird. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass sich in dem Eckgehäuse 4 ein Temperaturgradient einstellt, der ein Verkippen des darin angeordneten Umlenkspiegels 7 und somit eine Fehlpositionierung des Laserstrahls 6 bewirkt.

Nimmt man beispielsweise an, dass heißes Lasergas mit einer Temperatur ©,H von ca. 80° von dem Radialgebläse 11 in die Zufuhrleitung 12 eintritt und die Temperatur T w, w der Kühlflüssigkeit 17 in dem Kühlrohr 16 bei 25°C liegt, weist das gekühlte Lasergas am Austritt der Zufuhrleitung 12 noch eine Temperatur T G ,K von ca. 32 e C auf. Geht man weiterhin davon aus, dass die Temperatur T W, B der Kühlflüssigkeit 21 in dem Eckgehäuse 4 der Temperatur T w ,w der Kühlflüssigkeit 17 des Wärmtauschers (ca. 25°C) entspricht, so ergibt sich eine Temperaturdifferenz T G .K - T W ,B zwischen dem kalten Lasergas in dem Eckgehäuse 4 und der Kühlflüssigkeit 17 in dem

Eckgehäuse 4 von ca. 7 K. Diese Temperaturdifferenz ist groß genug, um eine Verkippung des Umlenkspiegels 7 zu bewirken, die sich merklich auf die

Strahlrichtungsstabilität des austretenden Laserstrahls 10 auswirkt Um die Temperaturdifferenz TG,K - T W ,B Z verringern, ist es erforderlich, dass die Temperatur des Kühlwassers 17 in dem Kühlrohr 16 niedriger gewählt wird als die Temperatur des Kühlwassers 21 in der Kühlbohrung 20 des Eckgehäuses 4. Um dies zu erreichen, kann nun mittels des Aggregats 22 die Temperatur des Kühlwassers 21 in dem Eckgehäuse 4 z.B. um 7 K auf T ,B = 32 °C erhöht werden, so dass diese mit der Temperatur TG , K des eintretenden Lasergases übereinstimmt. Alternativ kann mittels des KühSaggregats 18 die Temperatur T WJW des Kühlwassers 17 in dem Kühlrohr 16 z.B. um ca. 10 K auf T W[ w - 15°C verringert werden, wodurch sich das in das Eckgehäuse 4 eintretende, gekühlte Lasergas auf eine Temperatur TG.K von 25°C abkühlt, d.h. mit der Temperatur T WI B des Kühlwassers 21 in dem Eckblock 4 übereinstimmt.

Es versteht sich, dass auch beide Maßnahmen gleichzeitig durchgeführt werden können, d.h. die Temperatur Tw.w der Kühlflüssigkeit 7 in dem Kühlrohr 16 wird verringert und die Temperatur T W ,B der Kühlflüssigkeit 21 in dem Eckgehäuse 4 wird gleichzeitig entsprechend erhöht, so dass sich insgesamt eine Temperaturdifferenz einstellt, die nicht größer als 5 K, bevorzugt nicht größer als 2 K, insbesondere nicht größer als 0,2 K ist. Um die gewünschte Temperaturdifferenz einzustellen, kann die Ansteuerung der Aggregate 18, 22 durch eine gemeinsame Steuerungseinrichtung 24 erfolgen. Es versteht sich, dass ggf, auch Wärmesensoren vorgesehen werden können, die eine Regelung der Temperaturen auf den oben angegebenen

Temperaturdifferenz-Bereich ermöglichen. insbesondere wenn an Stelle von zwei getrennten Wärmekreisläufen 19, 23 nur ein einziger Kreislauf vorgesehen ist, d.h. die Kühlrohre 16 des Wärmetauschers 19 mit den Kühlkanälen 20 des Eckgehäuses 4 in Verbindung stehen, wie in Fig. 3b dargestellt ist, ist es günstig, wenn eine zusätzliche, direkte Abkühlung des

Lasergases erfolgt. Zu diesem Zweck kann eine zusätzliche Kühleinrichtung vorgesehen sein, die in Fig. 3b eine Expansionsdüse 25 umfasst, welche am Eintritt in das Eckgehäuse 4 angeordnet ist. Die Expansionsdüse 25 bewirkt eine

adiabatische Expansion des Lasergases beim Eintritt in das Eckgehäuse 4 und damit eine Kühlung auf eine gewünschte Temperatur TQ.K von beispielsweise 25°C, die der Temperatur T w B des Kühlmittels 21 in dem Kühlkanal 20 des Eckgehäuses 4 entspricht. Zusätzlich oder alternativ zur Abkühlung des Lasergases mit Hilfe der Expansionsdüse 25 kann die Kühleinrichtung auch ein Peltier-Eiement 26 aufweisen, das im in Fig. 3b gezeigten Beispiel an einer Wand der Zufuhrleitung 12 angebracht ist. in Fig. 3c sind schließlich zwei weitere Möglichkeiten zur zusätzlichen Kühlung des Lasergases dargesteilt: Eine Kühleinrichtung in Form einer Mischeinrichtung, die ein steuerbares Ventil 27 umfasst, über weiches das Zumischen von zusätzlichem, kühlem Lasergas aus einem Gasreservoir 28 in den Gaskreislauf des Gaslasers 1 erfolgen kann, wobei die zugemischte Gasmenge so eingestellt wird, dass die Mischungstemperatur der gewünschten Temperatur des Lasergases entspricht, sowie eine Kühleinrichtung in Form eines weiteren Wärmetauschers 29, der direkt mit der Kühiflüssigkeit des Kühiaggregats 18 beaufschlagt wird, das auch für die Kühlung des Kühlwassers 17 des Kühlrohrs 16 dient. Sowohl der weitere

Wärmetauscher 29 als auch der Gasauslass bzw. das Ventil 27 für das zugemischte Lasergas sind hierbei in Bezug auf die Strömungsrichtung des Lasergases hinter dem Wärmetauscher 19 angeordnet und dienen der zusätzlichen Kühlung des von diesem abgekühlten Lasergases vor dem Eintritt in den Eckblock 4,

Bei den in Fign. 3a-c gezeigten Ausführungsformen des Gaslasers 1 ist es zur Stabilisierung der Temperatur in den Eckgehäusen 4, 5 günstig, wenn der Einfluss weiterer Wärmequellen minimiert wird. Um dies zu erreichen ist das jeweilige

Spiegelelement 7 auf einem Spiegelträger 30 angeordnet, der mit eine weiteren Kühleinrichtung 31 in Form eines Kühlkanals mit darin befindlichem Kühlmittel ausgestattet ist, um das Spiegelelement 7 direkt zu kühlen. Der Spiegelträger 30 ist thermisch vom jeweiligen Eckgehäuse 4, 5 isoliert, wobei die thermische Isolierung z.B. über Stahlschrauben unter Vermeidung von flächigen Kontakt mit dem

jeweiligen Eckgehäuse 4, 5 erfolgt. Zusätzlich ist ein in Fig. 3c dargestellter

Resonatorrahmen 33, an dem alle Eckgehäuse 4, 5 des Gasiasers 1 befestigt sind, mit Kühlkanälen versehen, die mit dem Kühlkanälen 20 der Eckgehäuse 4, 5 verbunden sind, so dass der Resonatorrahmen 33 und die Eckgehäuse 4, 5 einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf bilden und auf (näherungsweise) konstanter Temperatur gehalten werden können.

Bei allen oben beschriebenen Beispielen wurde davon ausgegangen, dass die Temperatur des Kühlwassers 17, 21 in dem jeweils relevanten Bereich, in dem dieses mit dem Lasergas bzw. mit dem Grundkörper der Eckgehäuse 4, 5 in

Berührung kommt, konstant ist. Diese Näherung ist gerechtfertigt, da der Durchfluss des Kühlwassers so gewählt wird, dass der Wärmeaustausch mit dem Lasergas bzw. dem Eckgehäuse die Temperatur des Kühlwassers 17, 21 nur unwesentlich beeinfiusst.

Auf die oben beschriebene Weise können die Temperatur T G , des in ein jeweiliges Eckgehäuse 4, 5 eintretenden, gekühlten Lasergases und die Temperatur T W , B einer Kühlflüssigkeit 21 des Eckgehäuses 4, 5 aneinander angeglichen werden, so dass kein asymmetrischer Temperaturgradient in dem Eckgehäuse 4 T 5 entsteht und die darin angeordneten SpiegeieJemente 7, 8, 9 bzw. deren Spiegelträger 30 ungewollt verkippt werden. Insgesamt kann so eine unerwünschte Änderung der Richtung des Laserstrahls 6 in dem Laserresonator 2 verhindert und die Strahlquaiität des ausgekoppelten Laserstrahls 10 erhöht werden.