CS202487B1 - Rezonátor jednoírekvenčního laseru - Google Patents

Description

Vynález pojednává o konstrukci rezonátoru jednoírekvenčního plynového laseru se zkrácenou dobou náběhu.

Konstrukce rezonátoru jednofrekvenčních laserů bývá provedena obvykle tak, že výbojová trubice laseru je umístěna mezi dvěma čely, která jsou opatřena zrcadly optického, rezonátoru. Čela jsou spolu spojena buď tyčemi nebo trubkovou konstrukcí ze slitiny o malé tepelné roztažnosti. Celá konstrukce je vložena do, krytu, který je termostatizován. Nároky na stabilitu polohy zrcadel rezonátoru jsou značné jak co do sklonu optických os, tak na jejich vzdálenost. Například při vzdálenosti zrcadel 150 mm s poloměrem křivosti kulových ploch 1000 mm musí být úhlová stabilita zrcadel zajištěna dlouhodobě v řádu 10-5 radiánu a relativní stabilita vzdálenosti lepší než 10-6, tj. na ~ 0,15 μια v poměrně krátkém čase po, zapnutí přístroje. Vzdálenost zrcadel je v ustáleném stavu řízena elektrostrikčně, aby bylo dosaženo stability vzdálenosti zrcadel v řádu až 10-8, tj. na 0,0015 μη®.

Nevýhodou stávajících konstrukcí, které používají inwarových materiálů je, že není zajištěno dostatečně rychlé vyrovnání teploty mezi jednotlivými částmi rezonátoru, které je způsobeno poměrně špatnou tepelnou vodivostí invaru. Dalším nedostatkem je poměrně dlouhá doba náběhu určená nedostatečnou tepelnou vazbou mezi tělesem rezo2 nátoru a termostatizačním vytápěným krytem. Při zcela uzavřené konstrukci tělesa rezonátoru s výbojovou trubicí uzavřenou v dutině rezonátoru musí být termostatizační teplota zbytečně vysoká, protože dobrému odvedení tepla z výbojové trubice brání špatná tepelná vodivost invarového materiálu. Dalším nedostatkem, který prodlužuje dobu ustálení a znesnadňuje elektrostrikční řízení v širších mezích, je užití elektrostrikčního ladění pouze u jednoho zrcadla. U tyčových konstrukcí, kde výbojová trubice je obklopena tepelně vodivým materiálem, není dosaženo doetatečné tuhosti celé konstrukce tak, aby zabezpečila stabilní dlouhodobý provoz bez dostavování zrcadel. Nestability se projevují výrazně při konfiguracích rezonátoru laseru s velkými poloměry křivosti zrcadel, které poskytují maximální výkon laseru. Konstrukční složitost takových řešení zvyšuje nároky na montáž a zvyšuje náklady na výrobu laserových zařízení.

Uvedené nevýhody dosavadních konstrukcí odstraňuje rezonátor jednoírekvenčního laseru se zkrácenou dobou náběhu, jehož základní těleso je vytvořeno ze slitiny s nízkým koeficientem tepelné roztažnosti například z invaru, jehož podstatou je, že základní těleso, je vytvořené nahoře otevřenou trubicí, která je zespodu do poloviny svého obvodu opatřena vyhřívaným tepelně vodi202487 vým pláštěm například z mědi, kde k vnitřním osazením základního tělesa dosedají vnějším válcovým osazením vložky tepelně vodivé například z mědi, se kterými jsou spojena tovarová čela dosedající přes dvě sešikmené a na vnějším obvodě ozubené podložky k čelní stěně základního tělesa, přičemž středem invaroyých čel jsou na elektrostrikčních elementech upevněna zrcadla rezonátoru. Dalším znakem podstaty je, že uvnitř základního· tělesa umístěná výbojová trubice je upevněna opásáním spojeným s držákem zapadajícím příčně volně do· vybrání, přičemž výbojová trubice je podepřena čtyřmi invarovými šrouby s odpruženými pojistnými maticemi uspořádanými v základním tělese proti odpruženým držákům s pružnými doteky. Dalším znakem je to, že invarová čela jsou opatřena tepelně vodivými kryty například z hliníku, přičemž v jednom je uspořádán obvod vstupního zesilovače s fotodetektorem.

Hlavní předností rezonátoru je, že umožňuje zkrácení času k dosažení ustálených podmínek, dohrou dlouhodobou stabilitu danou tuhostí a monolitičnosti konstrukce, jednoduchou výměnu výbojové trubice bez rozjustování zrcadel rezonátoru, elektrostrikční řízení vzdálenosti zrcadel ve větším intervalu dvěma¹ elektrostrikčními členy a tím i zkrácení doby náběhu.

Spojením vstupních obvodů řídící elektroniky s rezonátorem se stává z celku jednoduše výměnný blok při servisních opravách bez justáže u uživatele. Převážně soustružené součásti, symetričnost konstrukce snižují počet druhů součástí a tím výrobní náklady.

Vynález blíže objasní přiložený výkres, kde na obr. 1 je uveden podélný osový řez rezonátorem, na obr. 2 jeho příčný řez v rovině A—A z obr. 1, na obr. 3 pohled shora a na obr. 4 další příčný řez v rovině Β—B z obr. 3.

Rezonátor sestává ze základního tělesa 1. Základní těleso 1 sestává z trubice nahoře otevřené přibližně kolem i/₃ průměru a po délce s plnými okraji. Podmínkou je, že použitý materiál má nízký koeficient tepelné roztažnosti. Nejvýhodnější je tovar. Zespodu je základní těleso 1 opatřeno vyhřívaným, tepelně vodivým pláštěm 2 například z mědi. Vyhřívání může být provedeno buď vinutím uvnitř pláště 2, anebo· k vyhřívání může být použito jiného· známého způsobu ohřevu. Oba kraje základního· tělesa 1 jsou opatřeny osazením, na které dosedá vnější válcové osazení vložek 3 z tepelně vodivého materiálu například z mědi. K základnímu tělesu 1 jsou čelně připevněna invarová čela 4, která dosedají na dvě sešikmené a na vnějším obvodě ozubené podložky 7. Invarová čela 4 jsou sešroubována s vložkami 3. Středy tovarových čel 4 jsou spojeny s elektrostrikčními elementy 5, na nichž jsou připevněna zrcadla 6. Výbojová trubice 11 je zasunuta uvnitř základního tělesa 1. Zespodu je výbojová trubice 11 podepřena čtyřmi invarovými šrouby 12 procházejícími odpruženými maticemi 13 pres základní těleso 1. Přitom je výbojová trubice 11 tovarovými šrouby 12 dotlačována ke dvěma odpruženým kyvné uloženým obloukovým držákům 14 opatřeným pružnými doteky 15, například ze silikonové pryže. Pojištění a nastavení polohy výbojové trubice 11 je provedeno držákem 16 spojeným s opásáním 20. Držák 16 zapadá příčně a volně do· vybrání 18 v základním tělese 1 a zabraňuje výstupky 19 pootočení a axiálnímu posunutí výbojové trubice 11. tovarová čela 4 jsou opatřena vodivými kryty 9 například z hliníku. V krytu 9 je umístěn vstupní zesilovač 10 včetně fotodetektoru.

Při justáži rezonátoru je nutné naklonit zrcadla 6 laseru tak, aby středy křivosti zrcadel 6 byly na· optické ose výbojové trubice 11. Tato justáž se provede pootáčením sešikmených na vnějším obvodě ozubených podložek 7. Ustavená poloha je pojištěna přitažením tovarových čel 4 k základnímu tělesu 1 přes sešikmené podložky 7 pomocí například šroubů, které jsou zašroubovány do vložek 3 přes invarová čela 4. Natáčení sešikmených podložek 7 se nejlépe ovládá pastorky, které jsou ve speciálním přípravku přišroubovaném k rezonátoru v době justáže. Jemné dostavení osy výbojové trubice 11 se provede čtyřmi invarovými šrouby 12 s odpruženými pojistnými maticemi 13, které vymezují vůli v závitech. Po jemném nastavení se zajistí šrouby 12 dotažením matic 13 na pevno. Axiální ustavení výbojové trubice 11 po natočení polarizace výstupního svazku paprsků je zajištěno v držáku 16, který je spojen opásáním 20 s výbojovou trubicí 11.

Rezonátor je vhodný pro využití v laserovém interferenčním systému čs. výroby s blokovým řešením hlavice, která obsahuje zdrojové, řídící, termostatizační a detekční elektronické bloky.

Claims (3)

1. Rezonátor jednofrekvenčního laseru se zkrácenou dobou náběhu, jehož základní těleso· je vytvořeno ze slitiny s nízkým koeficientem tepelné roztažnosti například z invaru, vyznačený tím, že základní těleso· (1) je vytvořené nahoře otevřenou trubicí, která je zespodu do· poloviny svého obvodu opatřena vyhřívaným tepelně vodivým pláštěm (2) například z mědi, kde k vnitřním osazením základϊ

5 6 ního tělesa (1) dosedají vnějším válcovým osazením tepelně vodivé vložky (3), například z mědi, se kterými jsou spojena tovarová čela (4) dosedající přes dvě sešikmené a na vnějším obvodě ozubené podložky (7) k čelní stěně základního tělesa (1), přičemž středem invarových čel (4) jsou na elektrostrikčních elementech (5) upevněna zrcadla (6) rezonátorů.

2. Rezonátor podle bodu 1, vyznačený tím, že uvnitř základního tělesa (1) umístěná výbojová trubice (11) je upevněna opásáním [20] spojeným s držákem (16J zapadajícím příčně volně do vybrání (18), přičemž výbojová trubice (11) je podepřena čtyřmi tovarovými šrouby (12) s odpruženými pojistnými maticemi (13) uspořádanými v základním tělese (1) proti odpruženým držákům (14) s pružnými doteky (15).

3. Rezonátor podle bodu 1, vyznačený tím, že tovarová čela (4) jsou opatřena tepelně vodivými kryty (9 j například z hliníku, přičemž v krytu (9) je uspořádán obvod vstupního zesilovače (10) s fotodetektorem.