Mikrowellen-geschaltete Gasentladungen und ihre Anwendung beim CO₂-Laser

Übersicht

Der Artikel beschreibt ein neuartiges Verfahren zur Steuerung von Gasentladungen mittels Mikrowellen-Energie. Das vorgestellte Verfahren derMikrowellen/DC-Hybridanregung kombiniert die Stärken der Gleichspannungsanregung mit der einfachen Steuerbarkeit und der schnellen Pulsbarkeit HF-angeregter Entladungen. Anders als bei einer reinen HF-Anregung können durch die Verlagerung der Energiespeicherung auf die Gleichspannungsseite sehr kostengünstige Hochfrequenzquellen wie beispielsweise Küchenherd-Magnetrons eingesetzt werden; hochspannungsseitig besteht der Vorteil im Wegfall jeglicher Schalter im Entladungsstromkreis.

Am Beispiel des CO₂-Lasers wird gezeigt, wie mikrowellen/DC-hybridangeregte Laser realisiert werden können. Diese Laser lassen sich-gesteuert durch die Mikrowellenquelle-kontinuierlich zwischen einem Dauerstrichbetrieb und einem Pulsbetrieb mit hohen Pulsleistungsüberhöhungen betreiben, wobei ein dynamischer Wechsel zwischen den Betriebsarten innerhalb von Millisekunden möglich ist.

Contents

This paper is dealing with a new method of controlling gas discharges by the means of microwave energy. The technique calledmicrowave/d.c. hybrid excitation combines the simple energy storage in the case of d.c. excitation with the wide tracking range of r.f. excited discharges especially with respect to pulse frequency and power density. Shifting the energy storage to a high voltage circuit allows the use of very inexpensive microwave sources such as magnetrons for microwave cooking, while no power switch is necessary at the high voltage side.

The feasibility of microwave/d.c excited CO₂ lasers is demonstrated with several examples. It is shown that these lasers can be continuously operated between a cw mode and a pulsed mode with high peak power exaltation, in which the operating mode can be dynamicaly changed within a few milliseconds.