Entwicklung leistungsfähiger Stickstofflaser mit abgeschmolzenem Laserrohr

Abstract

Dedicated to the 80th birthday of Prof. Dr. phil. Dr. rer. nat. hc. mult. R. RompeFor an increase of the I.iser pulse energy from longitudinnlly cscitetl multiple electrodes tubes, csperiments and model cnlculations hare been accomplished. A variation of the electrode spacing in the laser tube has shown, that i i niaximum pulse energy could be achieved with about 40 mm electrode spacing. If barium tit.iriat capacitors with a dielectric constant of loo00 in the pulse forming unit were npplied, i i voltage pulse transform occured enabling an incrense of the laser power up to 509,. With n senledoff operated laser tube of 100 cm active length. a loser peak power of GOO kW and a pulse duration of 10 ns could be achieved. A tube with ?OO cm active length generated a pulse power of 1.3 MW. The decrease of laser pulse energy with increaeing pulse repetition rate can be explained by the decrense of impulse breakdown voltage. For a n incrense of the lifetime of laser tubes, appropri.ite technologies for the production of the tube have been dereloped. ZnsammenlassungEs wurden Experimente und Modellreclinungen vorgenommen, urn die Impulsenergie ron longitudinal angeregten Multielektrodenrohren zu erhohen. Eine Variation des Elektrodenabatandes im Laserrohr zeigte. duo die masimrrle Impulsenergie mit 40 mm Elektrodenabetand erreicht wird. Die Anwendung oon Bariumtitancltkondensatoren mit einer dielektrischen Konstante von E = loo00 in der impulsformenden Einheit bewirkte eine Spannungaimpulstransformation. die eine Erhohung der Leserimpulsleistung bis zu S F & ermoglichte. Mit einem nbgeechmolzenen Laserrohr von 100 cm aktiver Lange konnte eine Laserimpuleleistung von 800 k W bei einer Impulsdauer von 1 O n s erzielt werden. Ein Rohr mit 200cm nktiver Liinge eneugte eine Laserimpulsleistung von 1.2 MW. Die Abnahme der Laserimpulaenergie mit zunehrnender Impuls.folgefrequenz kann mit der Abnalime der dynnmischen Durchschlagsepannung erkliirt werden. Zur Erhohung der Lebensdnuer der Laserrohre wurden geeignete Fertigungstechnologien fur die Rohre entwickelt. positivenSystems ron N, bei 337 nm behandelt. Zur mathenlatisichen Modellierung dient ein Gleichungssystem, das aus den Ratengleichungen fur den 0-0-ubergang und den Gleichungen eines entsprechend dem experimentellen Aufhau ausgeiviihlten elektrischen Entladungskreises besteht (s. -4bh. 1). Abb. 1. Schema der elektrischen Schaltung des Stirkstofflasers. Cr, -Ladespnnnung nuf C, (Speichereinheit), C , -Kapazitat der impulsformenden Einheit, Ro und Lo -Widerstand bzw. Induktivitiit de3 Hochspannungsschnlters, L, -Indriktivitiit des Lnserrohres, Re -Widerstnnd tles Entlndungsplasmns im Lnserrohr, I , und I , -Strome in den Teil-Schmingkreisen. Lz -Induktivitiit des Kondensntors C2 Als Rat.engleichungen wurden angeset.zt : Folgende Prozesse werden beriicksichtigt : Die Elektronenstohnregung des 0. Schwin-