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longitudinal angeregter Stickstoff-Laser (Version 2)
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Der
erste longitudinal angeregte Stickstoff-Laser
war für ausgedehnte Tests ungeeignet
woran vor allem die geringe Zuverlässigkeit und Lebenserwartung der Funkenstrecke Schuld hatte. Aus
diesem Grund wurde ein neuer longitudinal angeregter Stickstoff-Laser gebaut und viele Teile des
vorangegangenen Lasers übernommen. Vor allem die zu klein geratene Funkenstrecke sollte
durch eine Bessere ersetzt werden, was bedingt durch Platzmangel bei dem vorangegangenen Laser nicht
mehr ohne Weiteres möglich gewesen wäre. Der hier beschriebene longitudinal angeregte
Stickstoff-Laser war nie als dauerhafter Aufbau geplant sondern vielmehr als flexible Testversion
mit dem Erfahrungen (vor allem in Bezug auf die Pulsschaltung) gesammelt werden sollten.
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Um experimentelle Freiheit zu haben, konnte dieser Laser sowohl mit einer Verdoppler-Schaltung
(LC-Inversions-Schaltung) als auch mit einer Ladungs-Transfer-Schaltung aufgebaut werden. Die
Funkenstrecke wurde in Form einer kräftigen Zwei-Elektroden-Funkenstrecke realsisiert.
Alles wurde so flexibel wie möglich gehalten, um nachträglich Verbesserungen durchführen
zu können. Selbst die Entladeröhre konnte innerhalb von relativ kurzer Zeit
verlängert oder verkürzt werden. Aus diesem Grund gibt es keine festen Angaben
zu den Betriebsparametern und der Auslegung der einzelnen Bauteile. Meistens jedoch wurde der Laser
mit einer Entladungsröhre mit 40 cm Länge und ca. 8 mm Innendurchmesser betrieben. Bei den
Puls-Kondensatoren handelt es sich um die bereits beim Vorgänger verwendeten Doorknobs mit
einer Kapazität von je 920 pF und einer Spannungsfestigkeit von je 50 kV. Betrieben wurde
der Laser mit einer leistungsfähigen Zeilentrafo-Ansteuerung auf Basis eines Royer-Converters um
die Versluste durch Korona-Entladungen ausgleichen zu können.
Als Bypass-Widerstand über die Entladungsröhre wurde zunächst eine Induktivität eingesetzt. Im
weiteren Verlauf wurde diese jedoch durch 11 W Drahtwiderstände im Keramikgehäuse mit einem
Widerstandswert von 10 bzw. 33 kOhm ersetzt. Am häufigsten fand diese klassische
Verdoppler-Schaltung
Verwendung. Später wurde die Pulsschaltung in eine
mit asymetrischer Ladungs- bzw. Kapazitäts-Verteilung abgewandelt wodurch die Leistung des
Lasers merklich gesteigert werden konnte.
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Der Laser verfügte über einen einfachen 100 % Spiegel aus hochglanzpoliertem Aluminium und ein planes
Auskoppelfenster aus Glas, dessen optischen Eigenschaften nicht näher bekannt waren.
Auf nebenstehedem Foto sieht man den fertig aufgebauten Laser bei der Justierung mittels eines
DPSS-Laser (532 nm). Die Justierung des 100 % Spiegels gestaltete sich dank des gorßen
Innendurchmessers der Entladungsröhre als recht einfach.
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Der Laser funktionierte auf Anhieb erstaunlich gut obwohl die Länge und der Innendurchmesser der
Entladungsröhre nicht gerade ideal gewählt waren. Die Ladespannung betrug 25 - 30 kV was vor allem
im Bereich der scharfkanntigen Aluminiumprofile zu erheblichen Korona-Verlusten führte.
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Hier sieht man den Laserkopf im Betrieb mit symetrischer Kapazitäts-Verteilung. Damit ist gemeint, dass die
Kapazitäten der Verdopplerschaltung zu je 50 % auf beide Elektrodenseiten verteilt sind. Außerdem
sichtbar ist die Baypass-Drossel, die hier bereits um einen zusätzlichen ohmschen Widerstand ergänzt wurde.
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Um die Korona-Verluste in den Griff zu bekommen wurden später glatte Aluminiumprofile eingesetzt. Außerdem
wurden die Kondensatoren ungleichmäßig auf beide Elektrodenseiten aufgeteilt so dass sich ein Kapazitätsverhältnis
von 3:1 ergab. Durch diese Maßnahme stieg die Pulsspannung deutlich an, wodurch es vor allem in Bereich der
Funkenstrecke zu unerwünschten Überschlägen von teils beachtlicher Länge (ca. 6 bis 7 cm) kam, die sich nur
durch größere Abstandshalter und zusätzliche Isolierung halbwegs in den Griff bekommen ließen. Damit wurde
auch bei diesem Laser die Funkenstrecke zu der größten Schwachstelle des Aufbaus.
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