1.1 Motivation und Ziele der Computersimulation in der C02- Laserentwicklung Wachsende Ansprüche an Auskoppelleistung und Strahlqualität von Hochleistungsgasla sern für den Einsatz in der Materialbearbeitung [I] bei gleichzeitig niedrigen Investitions und Betriebskosten erfordern schnelle und zuverlässige Methoden der Vorprojektierung. Hier wird der Laserentwicklung durch die diversen Simulationsmodelle ein wertvolles In strumentarium angeboten, das ein Einfließen optimaler Betriebsparameter bereits in der Auslegungsphase neuer Lasersysteme ermöglicht. Über eine Variation der technischen Vor gaben für Gasaufbereitung und Eingangsleistungsbereitstellung lassen sich in der Compu tersimulation neue Entwicklungstendenzen kostengünstig verfolgen und wenig erfolgver sprechende Konzepte von vorneherein ausschließen. Aus diesen Gründen wurde die theoretische Simulation frühzeitig mit der Entwicklung des Lasers und seinem verstärkten Einsatz in den verschiedenen Disziplinen begonnen. Aus den artverwandten Untersuchungen in den Teilbereichen Entladungsphysik [2], Molekülki netik und Gasdynamik [3], [4] haben sich die laserspezifischen Rechenmodelle [5] bis [8] entwickelt. Grundlegende Untersuchungen zum Anregungsverhalten und zu den Stabi litätsproblemen der Niederdruckentladung wurden von Nighan et al. durchgeführt [9] bis [14]. Von Smith und Thomson ist ein komplettes Modell für gleichstromangeregte CO r Laser in ruhendem Gas hergeleitet worden [15], [16]. Darauf aufbauend sind die theoreti schen Studien von Jakoby [17] und Holetzke [7] unter Berücksichtigung der Gasströmung angesiedelt.

Inhalt
1 Einführung.- 1.1 Motivation und Ziele der Computersimulation in der CO2-Laserentwicklung.- 1.2 Arbeitsprinzip und funktionaler Aufbau des CO2-Strömungslasers.- 2 Physik des laseraktiven Mediums.- 2.1 CO2-Laserprinzip und Laserleistungsdaten.- 2.2 Kinetik der elektrischen Anregung.- 2.3 Kinetik der schweren Teilchen.- 2.4 Makroskopische Vorgänge im laseraktiven Medium.- 3 Modellierung der laseraktiven Vorgänge.- 3.1 Beschreibung der Entladungsvorgänge in der positiven Säule.- 3.2 Darstellung der Vibrationskinetik und der Laserleistungsdaten.- 3.3 Numerische Behandlung der Rohrströmung mit Wärmeeinkopplung.- 4 Problemorientierte Simulationsmodelle.- 4.1 Beurteilung der Entladungsbedingungen und der Anregungseffizienz.- 4.2 Qualifikation des laseraktiven Mediums.- 4.3 Einfluß des Strahlungsfeldes.- 4.4 Notwendigkeit der ortsabhängigen Berechnungsweise.- 4.5 Simulationsmodelle aus der Literatur.- 5 Zuverlässigkeit des Simulationsverfahrens.- 5.1 Streuung der Vorgabedaten.- 5.2 Vergleich mit dem Experiment.- 6 Charakteristika des laseraktiven Mediums.- 6.1 Abhängigkeit der Lasertätigkeit vom gasdynamischen Anströmzustand.- 6.2 Einfluß der Feldformung.- 6.3 Vergleich von Gleichstrom- und Hochfrequenzanregung.- 7 Leistungsbestimmung im Strömungslaser.- 7.1 Maximal mögliche Laserleistung im strömenden Medium.- 7.2 Ausgekoppelte Laserleistung und Länge des laseraktiven Bereichs.- 7.3 Zuordnung der unterschiedlichen Leistungsdaten.- 8 Zusammenfassung.