Fluidmechanisch und elektrophysikalisch optimierte Entladungsstrecken fr CO2-Hochleistungslaser

1.1 Motivation und Ziel In der materialbearbeitenden Industrie ist der Kohlendioxid-(COz)-Laser nach wie vor der am haufigsten eingesetzte Lasertyp. Trotz dieses erreichten Industriestandards verbleibt ein For- schungs- und Entwicklungsbedarf insbesondere hinsichtlich - Systemwirkungsgrad, - Fokussierbarkeit der Strahlung sowie - Systemkompaktheit. Bei den heutzutage verfugbaren industriellen COz-Lasern werden Strahlleistungen bis in den Multi-Kilowatt-Bereich hauptsachlich durch Abstriche an einem oder auch an mehreren dieser drei Ziele erreicht. Die Erhoehung des Systemwirkungsgrades muss ein vorrangiges Ziel jeglicher Ingenieurtatig- keit sein, bedeutet es doch nichts anderes als eine Minimierung der aufzubringenden Ressour- cen. Die gute Fokussierbarkeit der emittierten Laserstrahlung ermoeglicht grundsatzlich einen hoeheren Prozesswirkungsgrad bei der Werkstuckbearbeitung. Dies muss allerdings bei einer ganzheitlichen Systembetrachtung relativiert werden, wenn fur die Realisierung erhoehter Fokussierbarkeit bewusst Einbussen am Systemwirkungsgrad - beispielsweise durch zusatzli- che Blenden im Strahlengang - in Kauf genommen werden. Die Systemkompaktheit ist nicht nur ein wirksames Verkaufsargument, sondern dient gleichfalls der Stabilitat des optischen Laserresonators, fuhrt also zu einer erhoehten Strahllagestabilitat. Nicht unerwahnt bleiben soll, dass alle drei genannten Ziele auch unmittelbar zu Kostensenkungen beitragen. Bei der Klasse der schnell langsgestroemten und hochfrequenzangeregten COz-Laser ist der Ansatzpunkt zur Realisierung dieser dreigeteilten Zielvorstellung die Optimierung des Kern- elements, also der einzelnen Entladungsstrecke. Ein Lasersystem besteht aus einer Vielzahl solcher in Strahlrichtung seriell angeordneter Strecken. Die Gestaltung dieses Kernelernents bestimmt also letztendlich auch das Design des ganzen Lasersystems.