WO2016016312A1 - Gaslaseranregungsanordnung - Google Patents

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WO2016016312A1
WO2016016312A1 PCT/EP2015/067393 EP2015067393W WO2016016312A1 WO 2016016312 A1 WO2016016312 A1 WO 2016016312A1 EP 2015067393 W EP2015067393 W EP 2015067393W WO 2016016312 A1 WO2016016312 A1 WO 2016016312A1
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WO
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gas laser
connection line
frequency connection
frequency
electrode
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PCT/EP2015/067393
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English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Schwandt
Gerold Mahr
Stefan Knupfer
Sergej FRIESEN
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Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Original Assignee
Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
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Publication date
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    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02—Constructional details
    • H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/038—Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
    • H01S3/0385—Shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/09702—Details of the driver electronics and electric discharge circuits
    • H—ELECTRICITY
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    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/0971—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited

Definitions

  • the invention relates to a gas laser excitation arrangement with an integrated impedance matching arrangement.
  • High-power lasers with light powers greater than or equal to 500 W can be used in laser processing, for example for marking metals or non-metals, for cutting, welding and machining materials, such as metals. Metals.
  • a gas discharge is usually generated.
  • the gas discharge is usually generated by feeding electrical power, in particular often by electrical high frequency power.
  • the supply of electrical power via electrodes.
  • the high frequency power is usually coupled in at one or more feed points at the electrode.
  • the electrodes are often arranged in pairs, wherein one of the electrodes is often at a quiescent potential, in particular mass.
  • An electrical power source eg an HF power source, is connected to the other electrode. sen. With a high-frequency connection power source and load are connected ver.
  • the power source has an output impedance.
  • the load has a load impedance. For improved energy transfer from source to load, the load impedance must be matched to the source impedance. This is often done by an additional
  • Impedance matching circuit closed between load and power source.
  • Object of the present invention is to provide a simplified
  • a gas laser excitation arrangement with an integrated impedance matching arrangement wherein the impedance matching arrangement comprises: a. a high-frequency connection line which can be connected to a power source,
  • a gas laser electrode connected to the high frequency connection line, wherein the high frequency connection line is adapted to transmit high frequency power from the power source to the gas laser electrode and
  • a shielding arrangement for shielding the high-frequency power to be transmitted the shielding arrangement being arranged between high-frequency connection line and gas laser electrode;
  • the shielding arrangement can be a shielding arrangement of the gas laser electrode or a shielding arrangement of the high-frequency connection line.
  • the high-frequency connection line can interact with the gas laser electrode and / or the shielding arrangement, in particular capacitively and / or inductively.
  • the inventive design additional components can be saved.
  • the impedance matching may be performed by a part of the high frequency connection line or the gas laser electrode itself. This results in a space and cost-saving
  • Impedance matching With the arrangement according to the invention, an impedance matching is possible without having to make a power, current or voltage measurement between impedance matching circuit and gas laser electrode, which is conventionally considered necessary. In the solution according to the invention, an adjustment of the impedance matching circuit is not necessary. Thus, it is not necessary to operate and measure the impedance matching circuit separately from the laser.
  • a particularly accurate impedance matching can be achieved if the high-frequency connection line is adapted to the geometry of the gas laser electrode and / or the shielding arrangement.
  • the high-frequency connection line from the power source to the gas laser electrode or to the feed point at the gas laser electrode can be used simultaneously as an impedance matching.
  • At least a portion of the high-frequency connection line can be arranged in a defined distance, in particular parallel to the gas laser electrode, in particular in the longitudinal direction of the gas laser electrode in parallel. This can result in a particularly space-saving arrangement of the high-frequency connection line.
  • the gas laser electrode may be at least partially part of
  • Impedance matching arrangement If this is the case, a particularly compact embodiment of the impedance matching arrangement arises.
  • the gas laser electrode is at least partially part of the high-frequency connection line.
  • the gas laser electrode may be connected to ground.
  • the defined distance between the section and the gas laser electrode can be determined in different ways.
  • the defined distance may be less than or equal to 10 cm, in particular less than or equal to 5 cm, in particular less than or equal to 1 cm.
  • the defined distance is less than or equal to 1/5, in particular less than or equal to 1/10 of the wavelength of the high frequency for which the impedance matching arrangement is designed.
  • the defined distance may be less than or equal to half, in particular less than or equal to 1/5, in particular less than or equal to 1/10, of the length of the high-frequency connection line in the section.
  • the defined distance can be designed such that a high-frequency electric field is established between the high-frequency connection line and the gas laser electrode when high-frequency power is conducted on the high-frequency connection line. In this case, no or a small high-frequency electric field can be built outside of the section.
  • At least a portion of the surface of the high-frequency connection line can be coplanar or concentric with respect to a rich surface of the gas laser electrode or be formed to a portion of the surface of the shielding arrangement.
  • more than 50% of the surface, in particular substantially the entire surface, preferably the entire surface of the high-frequency connection line may be coplanar or concentric with a region of the surface of the gas laser electrode or with a region of the surface of the shield arrangement.
  • the high-frequency connection line can be arranged at least in sections in a hollow cylindrical gas laser electrode. This can result in a concentric arrangement. This results in a space-saving arrangement of the high-frequency connection line.
  • the thickness, the diameter or the width of the high-frequency connection line may change at least in the region, in particular decrease towards the gas laser electrode, which is arranged parallel to the gas laser electrode or to the shielding arrangement. If one of these variables changes, an impedance matching can be performed by the configuration of the high-frequency connection line. Additional adjustment elements can be dispensed with.
  • the thickness, the diameter or the width of the high-frequency connection line can change continuously or stepwise. It can be provided that the diameter, the thickness or the width change continuously in a region of a stepped change. The change of the diameter, the thickness or the width is thus not abrupt, but steadily. As a result, a good impedance matching can be achieved.
  • the high-frequency connection line may have an outer conductor which is used as a gas laser electrode. Also by this measure components can be saved.
  • the high-frequency connection line may have an outer conductor, which is designed as a shield.
  • This shield may be part of the shielding arrangement.
  • the shielding arrangement and / or the shielding can be connected to ground.
  • the impedance matching arrangement is arranged outside the space in which laser gas is located.
  • the shielding arrangement can be provided between the high-frequency connection line and the gas laser electrode, wherein the shielding arrangement also extends into a second region, in which only a second section the gas laser electrode is arranged.
  • FIG. 1 shows a partial sectional view through a diffusion-cooled gas laser excitation arrangement according to the invention
  • FIG. 2 is an enlarged view of the gas laser excitation arrangement in the region of a feed point.
  • Fig. 3 is a schematic representation for illustrating the invention with reference to a slab laser.
  • FIG. 1 shows a diffusion-cooled gas laser excitation arrangement 1 in a partial sectional view.
  • the gas laser excitation assembly 1 has an outer gas laser electrode 2, are arranged in the cooling tubes 3 for a coolant.
  • the outer gas laser electrode 2 is formed of metal and connected to ground. Directly below the gas laser electrode 2 is the discharge gap 4.
  • the second gas laser electrode is identified by the reference numeral 5.
  • the second gas laser electrode 5 is a dielectric 6, which may be composed of several different material layers.
  • the power supply is based on the length of the gas laser electrode 5 centered at the point 10th
  • a high-frequency connection line I Ia, I Ib is connected to a power source 20, which is a high-frequency power - ⁇ - generated.
  • the high-frequency connection line runs in its section I Ib within the gas laser electrode 5 and substantially parallel to its direction of extension.
  • a shield 22 is provided in a first region 21.
  • the shield 22 has in the region of the feed point 10 a recess 7, through which the high frequency connection line I Ib is guided to the gas laser electrode 5. In a second region 23, the shield 22 is also provided.
  • the shield 22 like the gas laser electrode 2, is grounded.
  • the shield 22 is part of a shielding arrangement, which may further comprise a shield 22 of the high-frequency connection line I Ia.
  • gas laser electrode 5, shielding 22 and sections Ib of the high-frequency connection line run essentially parallel to one another. Also in the second region 23, the shield 22 runs parallel to the gas laser electrode. 5
  • the electric field along the electrode surface can be distributed symmetrically to the feed point 10 in a discharge region (discharge gap 4).
  • the gas laser electrode 5 is decoupled by the shield 22 from the high-frequency supply, in particular the high-frequency connection line I Ib.
  • the shielding 22 is not only provided in the area of the high-frequency supply, but in the entire discharge area.
  • the high-frequency supply and the discharge geometry are decoupled from each other in this way.
  • the shielding 22 is thus provided not only to the left of the feed point 10 but also to the right of the feed point 10. Both mass and the high frequency supply have a different local potential than the actual gas laser electrode 5. To suppress this interaction, the shield 22 is inserted along the entire electrode surface. - y -
  • FIG. 3 shows a gas laser excitation arrangement 1 'in the form of a slab laser.
  • a gas laser electrode 2 ' which is connected to ground
  • a gas laser electrode 5' there is a discharge gap 4 '.
  • the gas laser electrode 5 ' is connected to the power source 20 via a high-frequency connection line I Ia', I Ib '.
  • a shield 22' is provided, which is connected to ground.
  • the shielding 22 'and a part of the gas laser electrode 5' are provided in the area 23 '.
  • the shield 22 ' has a recess 7' through which the gas laser electrode 5 'can be contacted. It can be seen that the width B of the high-frequency connection line I Ib 'decreases stepwise to the feed point 10'. The transition between the steps, however, is continuous, which can be seen at the point 24 '. This results in an impedance adjustment.
  • the design and arrangement of the shield 22 ⁇ and the gas laser electrode 5 ⁇ also contribute to this. In particular, gas laser electrode 5 ⁇ and shield 22 ⁇ are arranged at a defined distance. Gas laser electrode 5 ⁇ Shield 22 ⁇ and high-frequency connection line I Ib 'form an impedance matching arrangement.

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Abstract

Bei einer Gaslaseranregungsanordnung (1, 1') mit einer integrierten Impedanzanpassungsanordnung, umfasst die Impedanzanpassungsanordnung: a) eine Hochfrequenzanschlussleitung (11b, 11b'), die an eine Leistungsquelle (20) anschließbar ist, b) eine Gaslaserelektrode (5, 5'), die mit der Hochfrequenzanschlussleitung (11b, 11b') verbunden ist wobei die Hochfrequenzanschlussleitung (11b, 11b') geeignet ist Hochfrequenzleistung von der Leistungsquelle (20) zu der Gaslaserelektrode (5, 5') zu übertragen, und c) eine Schirmungsanordnung zur Abschirmung der zu übertragenden Hochfrequenzleistung, wobei die Schirmungsanordnung zwischen Hochfrequenzanschlussleitung und Gaslaserelektrode (5, 5') angeordnet ist; wobei d) die Hochfrequenzanschlussleitung (11b, 11b') mit der Gaslaserelektrode (5, 5') und/oder der Schirmungsanordnung derart zusammenwirkt, dass sich die resultierende Impedanz zumindest über einen Abschnitt der Hochfrequenzanschlussleitung (11b, 11b') verändert.

Description

Gaslaseranregungsanordnung
Die Erfindung betrifft eine Gaslaseranregungsanordnung mit einer integrierten Impedanzanpassungsanordnung.
Hochleistungslaser mit Lichtleistungen größer gleich 500 W können bei der Laserbearbeitung eingesetzt werden, beispielsweise zum Markieren von Metallen oder Nichtmetallen, zum Schneiden, Schweißen und Bearbeiten von Materialien, wie z.B. Metallen.
Zur Anregung eines Gaslasers wird in der Regel eine Gasentladung generiert. Die Gasentladung wird in der Regel durch Einspeisung elektrischer Leistung generiert, insbesondere oftmals durch elektrische Hochfrequenzleistung. Die Einspeisung der elektrischen Leistung erfolgt über Elektroden. Die Hochfrequenzleistung wird in der Regel an einer oder mehreren Einspeisestellen an der Elektrode eingekoppelt. Die Elektroden sind häufig paarweise angeordnet, wobei eine der Elektroden häufig auf einem ruhenden Potential, insbesondere Masse liegt. An der anderen Elektrode wird eine elektrische Leistungsquelle, z.B. eine HF-Leistungsquelle, angeschlos- sen. Mit einer Hochfrequenzanschlussleistung werden Quelle und Last ver bunden. Die Leistungsquelle besitzt eine Ausgangsimpedanz. Die Last besitzt eine Lastimpedanz. Für eine verbesserte Energieübertragung von Quelle zur Last muss die Lastimpedanz an die Quellimpedanz angepasst werden. Dies erfolgt häufig durch eine zusätzliche
Impedanzanpassungsschaltung, die zwischen Last und Leistungsquelle an geschlossen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine vereinfachte
Impedanzanpassung bei einer Gaslaseranregungsanordnung zu ermöglichen.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Gaslaseranregungsanordnung mit einer integrierten Impedanzanpassungsanordnung, wobei die Impedanzanpassungsanordnung umfasst: a. eine Hochfrequenzanschlussleitung, die an eine Leistungsquelle anschließbar ist ,
b. eine Gaslaserelektrode, die mit der Hochfrequenzanschlussleitung verbunden ist, wobei die Hochfrequenzanschlussleitung geeignet ist Hochfrequenzleistung von der Leistungsquelle zu der Gaslaserelektrode zu übertragen und
c. eine Schirmungsanordnung zur Abschirmung der zu übertragenden Hochfrequenzleistung, wobei die Schirmungsanordnung zwischen Hochfrequenzanschlussleitung und Gaslaserelektrode angeordnet ist; wobei
d. die Hochfrequenzanschlussleitung mit der Gaslaserelektrode
und/oder der Schirmungsanordnung derart zusammenwirkt, dass sich die resultierende Impedanz zumindest über einen Abschnitt der Hochfrequenzanschlussleitung verändert. Bei der Schirmungsanordnung kann es sich um eine Schirmungsanordnung der Gaslaserelektrode oder um eine Schirmungsanordnung der Hochfrequenzanschlussleitung handeln. Die Hochfrequenzanschlussleitung kann mit der Gaslaserelektrode und/oder der Schirmungsanordnung, insbesondere kapazitiv und/oder induktiv zusammenwirken. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können zusätzliche Komponenten eingespart werden. Die Impedanzanpassung kann durch einen Teil der Hochfrequenzanschlussleitung oder der Gaslaserelektrode selbst durchgeführt werden. Es ergibt sich somit eine platz- und kostensparende
Impedanzanpassung. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist eine Impedanzanpassung möglich, ohne eine Leistungs-, Strom- oder Spannungsmessung zwischen Impedanzanpassungsschaltung und Gaslaserelektrode vornehmen zu müssen, was herkömmlicherweise als notwendig erachtet wird. Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist ein Abgleich der Impedanzanpassungsschaltung nicht notwendig. Somit ist es auch nicht notwendig, die Impedanzanpassungsschaltung getrennt vom Laser in Betrieb zu nehmen und zu vermessen.
Eine besonders genaue Impedanzanpassung kann erreicht werden, wenn die Hochfrequenzanschlussleitung an die Geometrie der Gaslaserelektrode und/oder der Schirmungsanordnung angepasst ist. Dadurch kann die Hochfrequenzanschlussleitung von der Leistungsquelle zur Gaslaserelektrode bzw. zum Einspeisepunkt an der Gaslaserelektrode gleichzeitig als Impedanzanpassung genutzt werden.
Zumindest ein Abschnitt der Hochfrequenzanschlussleitung kann in einem definierten Abstand, insbesondere parallel zur Gaslaserelektrode, insbesondere in Längsrichtung der Gaslaserelektrode parallel, angeordnet sein. Daraus kann sich eine besonders platzsparende Anordnung der Hochfrequenzanschlussleitung ergeben. .
- 4 -
Die Gaslaserelektrode kann zumindest teilweise Teil der
Impedanzanpassungsanordnung sein. Wenn dies der Fall ist, entsteht eine besonders kompakte Ausgestaltung der Impedanzanpassungsanordnung.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Gaslaserelektrode zumindest teilweise Teil der Hochfrequenzanschlussleitung ist.
Die Gaslaserelektrode kann mit Masse verbunden sein.
Der definierte Abstand zwischen dem Abschnitt und der Gaslaserelektrode kann auf unterschiedliche Art und Weise festgelegt werden. Insbesondere kann der definierte Abstand kleiner gleich 10 cm, insbesondere kleiner gleich 5 cm, insbesondere kleiner gleich 1 cm sein. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der definierte Abstand kleiner gleich 1/5, insbesondere kleiner gleich 1/10 der Wellenlänge der Hochfrequenz ist, für die die Impedanzanpassungsanordnung ausgelegt ist.
In einer weiteren Alternative kann der definierte Abstand kleiner gleich der Hälfte, insbesondere kleiner gleich 1/5, insbesondere kleiner gleich 1/10, der Länge der Hochfrequenzanschlussleitung im Abschnitt sein.
Weiterhin kann der definierte Abstand so ausgelegt sein, dass zwischen der Hochfrequenzanschlussleitung und der Gaslaserelektrode ein hochfrequentes elektrisches Feld aufgebaut wird, wenn Hochfrequenzleistung auf der Hochfrequenzanschlussleitung geleitet wird. Dabei kann außerhalb des Abschnitts kein oder ein geringes hochfrequentes elektrisches Feld aufgebaut werden.
Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Bereich der Oberfläche der Hochfrequenzanschlussleitung koplanar oder konzentrisch zu einem Be- reich der Oberfläche der Gaslaserelektrode oder zu einem Bereich der Oberfläche der Schirmungsanordnung ausgebildet sein.
Vorteilhafterweise kann mehr als 50 % der Oberfläche, insbesondere im Wesentlichen die gesamte Oberfläche, vorzugsweise die gesamte Oberfläche der Hochfrequenzanschlussleitung koplanar oder konzentrisch zu einem Bereich der Oberfläche der Gaslaserelektrode oder zu einem Bereich der Oberfläche der Schirmungsanordnung ausgebildet sein.
Die Hochfrequenzanschlussleitung kann zumindest abschnittsweise in einer hohlzylindrischen Gaslaserelektrode angeordnet sein. Dadurch kann sich eine konzentrische Anordnung ergeben. Dadurch ergibt sich eine platzsparende Anordnung der Hochfrequenzanschlussleitung.
Es können sich die Dicke, der Durchmesser oder die Breite der Hochfrequenzanschlussleitung zumindest in dem Bereich verändern, insbesondere zur Gaslaserelektrode hin abnehmen, der parallel zur Gaslaserelektrode oder zur Schirmungsanordnung angeordnet ist. Wenn sich eine dieser Größen ändert, kann durch die Ausgestaltung der Hochfrequenzanschlussleitung eine Impedanzanpassung durchgeführt werden. Auf zusätzliche Anpassungsglieder kann verzichtet werden.
Die Dicke, der Durchmesser oder die Breite der Hochfrequenzanschlussleitung kann sich stetig oder stufenförmig ändern. Dabei kann vorgesehen sein, dass sich in einem Bereich einer stufenförmigen Änderung der Durchmesser, die Dicke oder die Breite stetig ändern. Die Änderung des Durchmessers, der Dicke oder der Breite erfolgt somit nicht sprungartig, sondern stetig. Dadurch kann eine gute Impedanzanpassung erreicht werden. _
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Die Hochfrequenzanschlussleitung kann einen Außenleiter aufweisen, der als Gaslaserelektrode verwendet wird. Auch durch diese Maßnahme können Komponenten eingespart werden.
Die Hochfrequenzanschlussleitung kann einen Außenleiter aufweisen, der als Schirmung ausgebildet ist. Diese Schirmung kann Teil der Schirmungsanordnung sein. Die Schirmungsanordnung und /oder die Schirmung kann mit Masse verbunden sein.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Impedanzanpassungsanordnung außerhalb des Raums angeordnet ist, in dem sich Lasergas befindet.
In einem ersten Bereich, in dem sowohl ein Abschnitt der Hochfrequenzanschlussleitung als auch ein Abschnitt der Gaslaserelektrode angeordnet sind, kann die Schirmungsanordnung zwischen der Hochfrequenzanschlussleitung und der Gaslaserelektrode vorgesehen sein, wobei die Schirmungsanordnung sich auch in einen zweiten Bereich erstreckt, in dem lediglich ein zweiter Abschnitt der Gaslaserelektrode angeordnet ist. Durch diese Maßnahme ist es möglich, dass sich das elektrische Feld und damit der Entladungsbereich entlang der Elektrodenfläche symmetrisch zu der oder den Einspeisestellen ausbreiten und damit eine möglichst gleichförmige Gastemperatur einstellbar ist. Eine Einspeisestellte kann einen oder mehrere Einspeisepunkte oder einen Einspeisebereich aufweisen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend mit Bezug zu den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 eine teilweise Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße diffusionsgekühlte Gaslaseranregungsanordnung;
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Gaslaseranregungsanordnung im Bereich einer Einspeisestelle;
Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Erfindung anhand eines Slab-Lasers.
Die Figur 1 zeigt eine diffusionsgekühlte Gaslaseranregungsanordnung 1 in einer teilweisen Schnittdarstellung. Die Gaslaseranregungsanordnung 1 weist eine äußere Gaslaserelektrode 2 auf, in der Kühlrohre 3 für ein Kühlmittel angeordnet sind. Die äußere Gaslaserelektrode 2 ist aus Metall ausgebildet und mit Masse verbunden. Direkt unterhalb der Gaslaserelektrode 2 befindet sich der Entladungsspalt 4. Die zweite Gaslaserelektrode ist mit der Bezugsziffer 5 gekennzeichnet.
Über der zweiten Gaslaserelektrode 5 befindet sich ein Dielektrikum 6, das aus mehreren unterschiedlichen Materialschichten aufgebaut sein kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Leistungseinspeisung bezogen auf die Länge der Gaslaserelektrode 5 mittig an der Stelle 10.
In der vergrößerten Darstellung der Figur 2 ist zu erkennen, dass sich zwischen der Gaslaserelektrode 2 und der Gaslaserelektrode 5 der Entladungsspalt 4 befindet. Dabei sind die Gaslaserelektroden 2 und 5 koaxial zueinander angeordnet. Eine Hochfrequenzanschlussleitung I Ia, I Ib ist an eine Leistungsquelle 20 angeschlossen, die eine Hochfrequenzleistung - ο - erzeugt. Die Hochfrequenzanschlussleitung verläuft in ihrem Abschnitt I Ib innerhalb der Gaslaserelektrode 5 und im Wesentlichen parallel zu deren Erstreckungsrichtung. Zwischen der Anschlussleitung I Ib und der Gaslaserelektrode 5 ist in einem ersten Bereich 21 eine Schirmung 22 vorgesehen. Die Schirmung 22 weist im Bereich der Einspeisestelle 10 eine Aussparung 7 auf, durch die die Hochfrequenzanschlussleitung I Ib zur Gaslaserelektrode 5 geführt ist. In einem zweiten Bereich 23 ist ebenfalls die Schirmung 22 vorgesehen. In diesem Bereich 23 ist jedoch keine Hochfrequenzanschlussleitung vorhanden. Die Schirmung 22 ist ebenso wie die Gaslaserelektrode 2 mit Masse verbunden. Die Schirmung 22 ist Teil einer Schirmungsanordnung, die weiterhin eine Schirmung 22 der Hochfrequenzanschlussleitung I Ia aufweisen kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen Gaslaserelektrode 5, Schirmung 22 und Abschnitte I Ib der Hochfrequenzanschlussleitung im Wesentlichen parallel zueinander. Auch im zweiten Bereich 23 verläuft die Schirmung 22 parallel zu der Gaslaserelektrode 5.
Durch diese Anordnung kann sich das elektrische Feld entlang der Elektrodenfläche symmetrisch zu der Einspeisestelle 10 in einem Entladungsbereich (Entladungsspalt 4) verteilen. Die Gaslaserelektrode 5 wird durch die Schirmung 22 von der Hochfrequenzzufuhr, insbesondere der Hochfrequenzanschlussleitung I Ib, entkoppelt. Die Schirmung 22 ist dabei nicht nur im Bereich der Hochfrequenzzufuhr vorgesehen, sondern im gesamten Entladungsbereich. Die Hochfrequenzzufuhr und die Entladungsgeometrie werden auf diese Weise voneinander entkoppelt. Die Schirmung 22 ist somit nicht nur links der Einspeisestelle 10 sondern auch rechts der Einspeisestelle 10 vorgesehen. Sowohl Masse als auch die Hochfrequenzzufuhr weisen ein anderes lokales Potential als die eigentliche Gaslaserelektrode 5 auf. Um diese Wechselwirkung zu unterdrücken, wird die Schirmung 22 entlang der gesamten Elektrodenoberfläche eingesetzt. - y -
Der Teil der Hochfrequenzanschlussleitung I Ib, der parallel und koaxial zur Gaslaserelektrode 5 und zur Schirmung 22 verläuft, verringert seinen Durchmesser stufenförmig bis zur Einspeisestelle 10. Der Übergang von einem Durchmesser zu einem anderen Durchmesser ist jedoch stetig ausgestaltet, was an der Stelle 24 zu erkennen ist. Entlang der Hochfrequenzanschlussleitung im Bereich 21 erfolgt aufgrund der Anordnung und geometrischen Ausgestaltung, insbesondere aufgrund eines definierten Abstands zwischen Hochfrequenzanschlussleitung I Ib und Gaslaserelektrode 5 eine Impedanzanpassung. Gaslaserelektrode 5, Schirmung 22 und Hochfrequenzanschlussleitung I Ib bilden somit eine
Impedanzanpassungsanordnung.
Die Figur 3 zeigt eine Gaslaseranregungsanordnung 1' in Form eines Slab- Lasers. Zwischen einer Gaslaserelektrode 2', die mit Masse verbunden ist, und einer Gaslaserelektrode 5' befindet sich ein Entladungsspalt 4'. Die Gaslaserelektrode 5' ist über eine Hochfrequenzanschlussleitung I Ia', I Ib' an die Leistungsquelle 20 angeschlossen. In einem ersten Bereich 21' ist zwischen dem Abschnitt I Ib' der Hochfrequenzanschlussleitung und der Gaslaserelektrode 5' eine Schirmung 22' vorgesehen, die mit Masse verbunden ist. Rechts neben der Einspeisestelle 10' ist lediglich die Schirmung 22' vorgesehen, nicht jedoch eine Hochfrequenzanschlussleitung. Somit sind im Bereich 23' lediglich die Schirmung 22' und ein Teil der Gaslaserelektrode 5' vorgesehen. Die Schirmung 22' weist eine Aussparung 7' auf, durch die hindurch die Gaslaserelektrode 5' kontaktiert werden kann. Zu erkennen ist, dass sich die Breite B der Hochfrequenzanschlussleitung I Ib' stufenförmig bis zur Einspeisestelle 10' verringert. Der Übergang zwischen den Stufen erfolgt jedoch stetig, was an der Stelle 24' zu erkennen ist. Dadurch erfolgt eine Impedanzanpassung. Hierzu tragen auch die Ausgestaltung und Anordnung der Schirmung 22Λ und der Gaslaserelektrode 5Λ bei. Insbesondere sind Gaslaserelektrode 5Λ und Schirmung 22Λ in einem definierten Abstand angeordnet. Gaslaserelektrode 5\ Schirmung 22Λ und Hochfrequenzanschlussleitung I Ib' bilden eine Impedanzanpassungsanordnung.

Claims

Patentansprüche
Gaslaseranregungsanordnung (1, ) mit einer integrierten
Impedanzanpassungsanordnung, wobei die
Impedanzanpassungsanordnung umfasst:
a. eine Hochfrequenzanschlussleitung (I Ib, I Ib'), die an eine Leistungsquelle (20) anschließbar ist ,
b. eine Gaslaserelektrode (5, 5Λ), die mit der Hochfrequenzanschlussleitung (I Ib I Ib') verbunden ist wobei die Hochfrequenzanschlussleitung (I Ib, I Ib') geeignet ist Hochfrequenzleistung von der Leistungsquelle (20) zu der Gaslaserelektrode (5, 5Λ) zu übertragen und
c. eine Schirmungsanordnung zur Abschirmung der zu übertragenden Hochfrequenzleistung, wobei die Schirmungsanordnung zwischen Hochfrequenzanschlussleitung und Gaslaserelektrode (5, 5Λ) angeordnet ist; wobei
d. die Hochfrequenzanschlussleitung (I Ib, I Ib') mit der Gaslaserelektrode (5, 5Λ) und/oder der Schirmungsanordnung derart zusammenwirkt, dass sich die resultierende Impedanz zumindest über einen Abschnitt der Hochfrequenzanschlussleitung (I Ib, I Ib') verändert.
Gaslaseranregungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzanschlussleitung (I Ib, I Ib') an die Geometrie der Gaslaserelektrode (5, 5Λ) und/oder der Schirmungsanordnung angepasst ist.
Gaslaseranregungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt der Hochfrequenzanschlussleitung (I Ib, I Ib') in einem definierten Ab- stand, insbesondere parallel zur Gaslaserelektrode (5, 5Λ), insbesondere in Längsrichtung der Gaslaserelektrode (5, 5Λ) parallel, angeordnet ist.
4. Gaslaseranregungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaslaserelektrode (5, 5Λ) zumindest teilweise Teil der Impedanzanpassungsanordnung ist.
5. Gaslaseranregungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaslaserelektrode (5, 5Λ) zumindest teilweise Teil der Hochfrequenzanschlussleitung (I Ib, IIb') ist
6. Gaslaseranregungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Abstand kleiner gleich der Hälfte, insbesondere kleiner gleich ein fünftel, insbesondere kleiner gleich ein zehntel, der Länge der Hochfrequenzanschlussleitung im Abschnitt ist.
7. Gaslaseranregungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Abstand so ausgelegt ist, dass zwischen der Hochfrequenzanschlussleitung (I Ib, I Ib') und der Gaslaserelektrode (5, 5Λ) ein hochfrequentes elektrisches Feld aufgebaut wird, wenn Hochfrequenzleistung auf der Hochfrequenzanschlussleitung (I Ib, I Ib') geleitet wird
8. Gaslaseranregungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Bereich der Oberfläche der Hochfrequenzanschlussleitung (I Ib, I Ib') koplanar oder konzentrisch zu einem Bereich der Oberfläche der Gaslaser- elektrode (5, 5Λ) oder zu einem Bereich der Oberfläche der Schirmungsanordnung ausgebildet ist.
9. Gaslaseranregungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als 50 % der Oberfläche, insbesondere im Wesentlichen die gesamte Oberfläche, vorzugsweise die gesamte Oberfläche der Hochfrequenzanschlussleitung (I Ib, I Ib'), koplanar oder konzentrisch zu einem Bereich der Oberfläche der Gaslaserelektrode oder zu einem Bereich der Oberfläche der Schirmungsanordnung ausgebildet ist.
10. Gaslaseranregungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser oder die Breite der Hochfrequenzanschlussleitung (I Ib, I Ib') sich zumindest in dem Bereich verändern, insbesondere zur Gaslaserelektrode (5, 5Λ) hin abnehmen, der parallel zur Gaslaserelektrode (5, 5Λ) oder zur Schirmungsanordnung angeordnet ist.
11. Gaslaseranregungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzanschlussleitung (I Ib) zumindest abschnittsweise in einer hohlzylindrischen Gaslaserelektrode (5) angeordnet ist.
12. Gaslaseranregungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzanschlussleitung einen Außenleiter aufweist, der als Gaslaserelektrode verwendet wird.
13. Gaslaseranregungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzan- Schlussleitung (I Ib) einen Außenleiter aufweist, der als Schirmung (22) ausgebildet ist
14. Gaslaseranregungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmungsanordnung und/oder die Schirmung (22) mit Masse verbunden ist.
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