Die Er findung bezieht sich au f einen Slab- oder Bandlei¬ terlaser mit zueinander parallelen gekühlten Elektroden , die zwischen ihren einander zugewandten Flachseiten einen Entladungsraum bilden , in dem sich e in zu pumpendes Gas befindet .

Slab- oder Bandleiterlaser si nd be ispielsweise aus der EP-A1-0 275 023 und der EP-A2-0 305 893 bekannt . Bei die¬ sen Lasern wird zwischen zueinander parallelen platten¬ formigen E lektroden ein schmaler Entladungsraum für ein Gas , insbesondere C0 ₂ , gebildet , das durch eine an die Elektroden angelegte Hochfrequenzspannung angeregt wird . Gegenüber den Stirnseiten des durch die Elektroden gebil¬ deten schmalen E ntladungsraumes sind zum Erzielen ei ner Laserwirkung Resonatorspiegel angeordnet .

Bei diesen bekannten Gaslasern wird die beim Pumpen und aufgrund der Laserwirkung au ftretende Wärme durch Wärme¬ leitung über die plattenformigen Elektroden abgeführt , so daß ein kompliziertes Gaszirkulationssystem nicht mehr notwendig ist . Dies ist möglich , da die Elektroden ver¬ hältnismäßig großflächig sind und ihr gegenseitiger Ab- stand , der typischerweise wenige Millimeter beträgt , ver¬ hältnismäßig gering ist , so daß das zwischen den Elek¬ troden ei ngeschlossene Gasvolumen in Relation zur Kühl¬ fläche ebenfalls verhältnismäßig klein ist .

Die mit Stab- oder Bandleiterlasern erzielbare Laseraus¬ gangsleistung hängt von der Fläche der E lektroden ab , wo-

bei pro Quadratzentimeter Elektrodenfläche etwa 1,5 W bis 2,0 W erzeugt werden können. Um hohe Ausgangsleistungen erzielen zu können, sind großflächige Elektroden erforder¬ lich, die jedoch aufgrund ihrer ungleichmäßigen Erwärmung nicht mehr in ausreichendem Maße parallel zueinander ge¬ halten werden können. Da die innenliegenden, d.h. die zum Gas bzw. Entladungsraum gerichteten Flachseiten erwärmt und die außenliegenden Flachseiten gekühlt werden, ent¬ steht ein zur Wärmeabfuhr erforderlicher hoher Temperatur- gradient, so daß sich die einander gegenüberliegenden Flachseiten einer Elektrode unterschiedlich thermisch ausdehnen. Dadurch entstehen Biegemomente, die bewirken, daß die Elektroden an ihren Enden einen größeren Abstand voneinander aufweisen als in der Mitte. Die dadurch verur- sachte Verzerrung des Resonators verschlechtert das Laser- verhalten, d.h. dessen Modenstabilität und -reinheit. Da die Durchbiegung mit wachsender Länge der Elektroden zu¬ nimmt, lassen sich mit den bekannten Lasern somit aufgrund der durch thermische Biegung nur begrenzt möglichen Ver- größerung der Elektrodenflächen nur Laserausgangsleistun¬ gen von einigen 100 W erreichen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Slab- oder Bandleiterlaser anzugeben, mit dem ohne großen kon¬ struktiven Aufwand eine höhere Ausgangsleistung erhalten werden kann.

Die genannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch einen Slab- oder Bandleiterlaser mit den Merkmalen des An¬ spruches 1. Ein Slab- oder Bandleiterlaser gemäß der Er¬ findung enthält zueinander parallele gekühlte Elektroden, die zwischen ihren einander zugewandten Flachseiten einen Entladungsraum bilden, in dem sich ein zu pumpendes Gas befindet, wobei die Elektrooen jeweils mehrere Abschnitte

enthalten, die wenigstens über einen Teil der Dicke, ins¬ besondere über den größeren Teil der Dicke der jeweiligen Elektrode räumlich voneinander getrennt und derart gela¬ gert sind, daß den durch thermische Ausdehnung verursach- ten Bewegungen ihrer vom Entladungsraum abgewandten Flach¬ seiten nur ein vernachlässigbarer mechanischer Widerstand entgegengesetzt wird.

Durch diese Maßnahme verbiegen sich die Elektroden nicht mehr als Ganzes durch die Wirkungen des Temperaturgra¬ dienten zwischen ihrer heißen Innenfläche und ihrer kalten Außenfläche. Vielmehr verbiegen sich die Abschnitte ein¬ zeln, so daß die Krümmung der gesamten Elektrode in Ein¬ zelkrümmungen der Abschnitte aufgeteilt wird, die wiederum so klein sind, daß sie das Betriebsverhalten des Lasers nicht mehr oder nur noch unwesentlich beeinflussen. Die Aufteilung in unschädliche Einzelkrümmungen ist möglich, da die Elektroden derart gelagert sind, daß thermische Ausdehnungsbewegungen ihrer vom Entladungsraum abgewandten Flachseiten ungehindert möglich sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind Abschnitte vor¬ gesehen, die durch nutenför ige Einschnitte in einer Flachseite der Elektroden voneinander getrennt sind. Die Übergangsflächen im Bereich dieser nutenförmigen Ein¬ schnitte, an denen die einzelnen Abschnitte zusammen¬ hängen, wirken dabei als Scharniere, die eine Zerlegung der Krümmung der gesamten Platte in Einzelkrümmungen der Abschnitte ermöglichen. Versuche haben dabei ergeben, daß die Durchbiegung bei einer derart dreigeteilten Elektrode nur noch ungefähr 10 % der Durchbiegung ungeteilten Elek¬ trode gleicher Größe beträgt.

Die nutenformigen Einschnitte sind vorzugsweise an den vom Entladungsraum abgewandten Flachseiten der Elektroden vor¬ gesehen und erstrecken sich insbesondere quer zur Längs¬ richtung der Elektroden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin¬ dung sind nutenförmige Einschnitte an den dem Entladungs¬ raum zugewandten Flachseiten der Elektroden vorge¬ sehen.

Vorzugsweise ist die Tiefe der nutenformigen Einschnitte größer als 4/5, insbesondere größer als 9/10 der gesamten Dicke der Elektrode.

Zur Erleichterung der Scharnierwirkung sind die nutenfor¬ migen Einschnitte in einer besonders bevorzugten Ausfüh¬ rungsform mit einem abgerundeten Nutgrund versehen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin- düng sind Elektroden mit wenigstens zwei Lagen vorgesehen, von denen eine durch mehrere räumlich voneinander getrenn¬ te, nebeneinander auf der anderen Lage angeordnete Einzel¬ segmente gebildet wird. Befinden sich die Einzelsegmente auf der dem Entladungsraum zugewandten Seite der Elektro- den, so ist vorzugsweise eine diese Abschnitte zusammen¬ hängend zum Entladungsraum hin abschirmende Platte vorge¬ sehen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwischen den Elektroden Abstandshalter angeordnet. Dadurch werden der Abstand der Elektrodenplatten und damit die Resonatorbedingung möglichst genau eingehalten. In diesem Fall muß nur eine Elektrode gleitfähig gelagert sein, da dann die andere Elektrode über die Abstandshalter an die

untere Elektrode fixiert ist, so daß deren zusätzliche Fixierung in einem Lasergehäuse nicht mehr erforderlich ist, so daß sie ebenfalls keiner Behinderung ihrer an der Rückseite stattfindenden thermischen Bewegungen ausgesetzt ist.

Eine hohe Kühlleistung der einzelnen Abschnitte wird in einer bevorzugten Ausführungsform dadurch erreicht, daß jeder Abschnitt Kanäle für ein Kühlmittel enthält.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Abschnitte durch elastische, das Kühlmittel führende Ver¬ bindungselemente, untereinander verbunden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Aus¬ führungsbeispiele der Zeichnung verwiesen, in deren

Figur 1 die bevorzugte Ausführungsform eines Slab- oder Bandleiterlasers gemäß der Erfindung in einer perspekti- vischen Ansicht schematisch veranschaulicht ist.

Figuren 2, 3 und 4 zeigen jeweils in einem Teilquerschnitt weitere vorteilhafte geometrische Ausgestaltungen von er¬ findungsgemäßen Elektroden, und in

Figuren 5 und 6 sind weitere geeignete Elektrodengestal¬ tungen perspektivisch veranschaulicht.

Gemäß Figur 1 enthält ein Slab- oder Bandleiterlaser zwei in einer Längsrichtung ausgedehnte Elektroden 2 und 4, die zwischen ihren einander zugewandten Flachseiten 29 bzw. 49 einen verhältnismäßig schmalen Entladungsraum 5 bilden, in dem sich das zu pumpende Gas, insbesondere C0 , befin-

det. Die vorzugsweise metallischen, insbesondere aus

Kupfer Cu bestehenden Elektroden 2 und 4 bilden die Wände eines sich in Längsrichtung der Elektroden 2 und 4, d.h. von links vorne nach rechts hinten erstreckenden Wellen- leiters. Dieser Wellenleiter bildet gemeinsam mit gegen¬ über den Stirnseiten der Elektroden angeordneten und in der Figur nicht dargestellten Resonatorspiegeln eine Re¬ sonatorstrecke.

Zur Anregung des innerhalb des Entladungsraumes befindli¬ chen Gases sind die Elektroden 2 und 4 an einen Hochfre¬ quenzgenerator 16 angeschlossen. Dieser Anschluß kann ent¬ weder an den Stirnflächen der Elektroden 2 und 4 oder wie gestrichelt veranschaulicht an der Längskante der Elektro- den 2 und 4 erfolgen.

Die Elektroden 2 und 4 sind durch sich quer zur Längsrich¬ tung erstreckende nutenförmige Einschnitte 6 in Abschnit¬ te 22, 24 und 26 bzw. 42, 44 und 46 unterteilt. Durch diese nutenformigen Einschnitte 6 sind die Abschnitte 22, 24, 26 bzw. 42, 44 und 46 wenigstens über einen Teil der Dicke d der Elektroden 2 und 4 räumlich voneinander ge¬ trennt. Die nutenformigen Einschnitte 6 befinden sich da¬ bei in den äußeren Flachseiten 29 und 49 der Elektroden 2 bzw. 4 und nehmen den größeren Teil der Dicke d der Elek¬ troden 2 und 4 ein. Die zwischen dem Nutgrund und der dem Entladungsraum 5 zugewandten Flachseiten 29 und 49 ver¬ bleibende Restdicke beträgt vorzugsweise weniger als d/5, insbesondere weniger als d/10. Die nutenformigen Ein- schnitte 6 haben einen gerundeten Nutgrund, um auf diese

Weise die Spannungen bei der unabhängigen Durchbiegung der einzelnen Abschnitte 22, 24, 26, 42, 44 und 46 zu ver¬ ringern, und dadurch mögliche Störungen an den dem Entla¬ dungsraum 5 zugewandten Oberflächen 29 und 49 der Elektro- den 2 bzw. 4 zu minimieren.

Die äußeren Abschnitte 22, 26 und 42, 46 der Elektroden 2 bzw. 4 enthalten Anschlüsse 13 für ein Kühlmedium, das in Richtung der Pfeile 15 in innerhalb der Elektroden 2 und 4 verlaufende und in der Figur nicht sichtbare Kühlkanäle eingeleitet wird. Die mittleren Abschnitte 24 und 44 sind mit ihren benachbarten Abschnitten 22, 26 bzw. 42, 46 durch elastische, das Kühlmittel überleitende Verbindungs¬ elemente 14 untereinander verbunden. Die Verbindungsele¬ mente 14 sind dabei so ausgebildet, daß sie mechanischen Verformungen der Elektroden 2, 4, wie sie bei Erwärmung auftreten, nachgeben können.

Anstelle der in der Figur dargestellten Kühlung in Form einer Serienschaltung der Abschnitte 22, 24, 26 bzw. 42, 44, 46 können die einzelnen Abschnitte auch jeweils sepa¬ rat an eine von außen herangeführte Kühlmittelleitung an¬ geschlossen sein.

Die Elektrode 2 ist gleitend oder schwimmend auf einem von einem Hohlprofil gebildeten Träger 3 montiert und kann sich auf diesem Träger 3 in einem durch in der Figur nicht dargestellte Anschläge begrenzten Ausmaß frei bewegen, so daß die sich innerhalb der Elektroden 2 und 4 durch un¬ gleichmäßige thermische Ausdehnung ergebenden mechanischen Spannungen reduziert werden. Die obere Elektrode 4 ist über Abstandshalter 12 in einem vorgegebenen Abstand zur Elektrode 2 gelagert. Stattdessen oder zusätzlich zu den Abstandshaltern 12 könnte auch die obere Platte 4 durch einem dem Träger 3 entsprechenden Träger ebenfalls glei- tend oder schwimmend gehalten werden.

Anstelle von sich in Querrichtung erstreckenden nutenfor¬ migen Einschnitten 6 können auch sich in Längsrichtung er¬ streckende nutenför ige Einschnitte vorgesehen sein, wobei

dann diese Abschnitte in analoger Weise durch entsprechen¬ de Verbindungselemente für das Kühlmittel untereinander verbunden werden können.

Mit einem Laser gemäß Figur 1 können wesentlich höhere Ausgangsleistungen als mit vorbekannten Lasern der gleichen Art erreicht werden, da größere Elektrodenflächen möglich sind, mit denen höhere Ausgangsleistungen des Lasers möglich sind. Da pro Quadratzentimeter etwa 1,5 bis 2 W Laserausgangsleistung möglich ist, können durch Elektro¬ den von etwa Im Länge und 20 cm Breite Laserausgangslei¬ stungen in der Größenordnung von 2 kW erzielt werden.

Gemäß Figur 2 kann auch eine metallische Elektrode 60 vor- gesehen sein, die durch nutenförmige Einschnitte 7 an ihrer dem Entladungsraum 5 zugewandten Flachseite 69 in mehrere räumlich voneinander getrennte Abschnitte 62, 64, 66 und 68 unterteilt ist. In der Figur ist außerdem ein sich im vom Entladungsraum 5 abgewandten Bereich der Elek- trode 60 erstreckender Kühlkanal 10 zu erkennen.

Anstelle von nutenformigen Einschnitten kann entsprechend Figur 3 auch eine zweischichtig aufgebaute Elektrode 70 vorgesehen sein, die eine vom Entladungsraum abgewandte und die Kühlkanäle 10 enthaltende erste Schicht oder Lage 71 enthält, auf der in einer zweiten Schicht oder Lage 72 mehrere voneinander räumlich getrennte Segmente 73, 74, 75 und 76 angeordnet sind. Beide Schichten bestehen aus einem metallischen Werkstoff. Für die dem Entladungsraum zuge- wandte Schicht 72 ist insbesondere Kupfer Cu vorgesehen.

Um die Wellenleitereigenschaften des durch einen Aufbau gemäß Figur 3 gebildeten Wellenleiters möglichst wenig zu

stören ist im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 zusätz¬ lich eine dünne, vorzugsweise aus Kupfer bestehende Platte 79 vorgesehen, durch die die von den Kanten der Einschnit¬ te möglicherweise ausgehenden Störungen des Feldverlaufes des anregenden HF-Feldes verhindert werden. Das in Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel ist analag auch auf eine gemäß Figur 2 aufgebaute Elektrode anwendbar.

In Figur 5 ist eine Ausgestaltung einer metallischen Elek- trode 80 dargestellt, die eine obere Lage 82 und eine un¬ tere Lage 89 enthält. Die obere Lage 82 enthält eine Viel¬ zahl von Einzelsegmenten 83a - d und 84a - d, die auf ei¬ ner dünnen zusammenhängenden Platte 89 räumlich vonein¬ ander durch Quernuten 6 und Längsnuten 8 getrennt ange- ordnet sind. Anstelle des in Figur 5 dargestellten zwei- lagigen Aufbaus kann auch ein einschichtiger Aufbau vor¬ gesehen sein, wobei dann die Quernuten 6 und Längsnuten 8 durch entsprechende Einschnitte in Analogie zum Ausfüh¬ rungsbeispiel gemäß Figur 1 gebildet werden.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 ist eine Elektrode 90 veranschaulicht, die aus mehreren voneinander vollständig räumlich getrennten Einzelsegmenten 92a, 92b, 94a und 94b aufgebaut sind, die untereinander durch Halterungen 97 schwimmend oder gleitend verbunden sind.