DD201826A5 - Optisches system zur erzeugung eines kollimierten lichtbuendels - Google Patents

Optisches system zur erzeugung eines kollimierten lichtbuendels Download PDF

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DD201826A5
DD201826A5 DD81234630A DD23463081A DD201826A5 DD 201826 A5 DD201826 A5 DD 201826A5 DD 81234630 A DD81234630 A DD 81234630A DD 23463081 A DD23463081 A DD 23463081A DD 201826 A5 DD201826 A5 DD 201826A5
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Johan C J Finck
Henricus M M Kessels
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Philips Nv
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System zur Erzeugung eines kollimierten Lichtbuendes, das einen rohrfoermigen Halter, einen in den Halter aufgenommenen Halbleiterlaser und ein in den Halter aufgenommenes Linsensystem enthaelt, dessen Brennpunkt mit einem in dem Halbleiterlaser befindlichen Laserelement zusammenfaellt. Ziel ist es, den Einstellungsaufwand und die Herstellungskosten zu reduzieren. Die Aufgabe besteht darin, das optische System mit Mitten zu versehen, die eine genaue und einfache Einstellung des Linsensystems in bezug auf das Laeserelement ermoeglichen. Erfindungsgemaess ist der Halbleiterlaser (3) in axialer Richtung des Halters gegen einen Anschlag(2) positioniert und zwischen dem Linsensystem und dem Anschlag eine Druckfeder (11) angeordnet, waehrend auf der von der Druckfeder abgekehrten Seite des Linsensystems (6) ein Verschlussglied (8) vorhanden ist, das nach axialer Einstellung in dem Halter(1) an einer derartigen Stelle fixiert ist, dass das Linsensystems(6) nach Verschiebung in axialer Richtung gegen den Druck der Druckfeder sich in der Lage befinden, in der sein Brennpunkt mit dem Laserelement (17) in dem Halbleiteiterlaser (3) zusammenanfaellt.

Description

34630 7
-1- Η.4·82
Optisches System zur Erzeugung eines kollimierten Lichtbündels
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches System, das ein kollimiertes Lichtbündel liefert und das einen rohrförmigen Halter, einen in den Halter aufgenommenen Halbleiterlaser und ein in den Halter aufgenommenes Linsensystem enthält, dessen Brennpunkt mit einem in dem Halbleiterlaser befindlichen Laserelement zusammenfällt,
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Ein optisches System der genannten Art ist aus der DE-OS 2 734 257 insbesondere Fig« 16,-bekannt. Der Halbleiterlaser emittiert, im Gegensatz zu z. B· einem He-Ue-Laser, ein stark divergierendes Strahlungsbündel» Um bei Anwendung eines Halbleiterlasers ein paralleles Strahlungsbündel zu erhalten, muß das Linsensystem sehr genau in bezug auf das Halbleiterlaserelement positioniert werden, wobei der Brennpunkt des Linsensystems innerhalb einer Genauigkeit von 1 yum in bezug auf das Laserelement eingestellt sein muß. In der genannten Patentanmeldung ist eine Prinzipanordnung des optischen Systems dargestellt, es können dieser Prinzipanordnung aber keine Anweisungen zur genauen Einstellung und einer geeigneten baulichen Ausführung des Systems entnommen werden·
Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung besteht darin, sowohl den Aufwand für ein genaues Einstellen des Linsensystems zu reduzieren und damit den Gebrauchswert zu erhöhen, als auch die Herstellungskosten zu reduzieren»
1SIlPR 1982*003458
O O / C O A η - 2 - 59-882 16
/0-4 D O U / 14.4.82
Darlegung des Wesens der Erfindung
Die Erfindung hat die Aufgabe, ein.optisches System der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das mit Mitteln versehen ist, die eine genaue Einstellung des Linsensystems in bezug auf das Laserelement auf verhältnismäßig einfache Weise ermöglichen und das sich zur Massenherstellung.eignet· Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Halbleiterlaser in axialer Richtung des Halters gegen einen Anschlag positioniert ist, daß zwischen dem Linsensystem und dem Anschlag eine Druckfeder angeordnet ist, und daß auf der von der Druckfeder abgekehrten Seite des Linsensystems ein Verschlußglied vorhanden ist, das nach axialer Einstellung in dem Halter an einer derartigen Stelle fixiert ist, daß dabei das Linsensystem nach Verschiebung in axialer Richtung gegen den Druck der Druckfeder sich in der Lage befindet, in der sein Brennpunkt mit dem Laserelement in dem Halbleiterlaser zusammenfällt.
Der Halbleiterlaser wird in dem Halter bewegt, bis er gegen den Anschlag stößt und in dieser Lage fixiert. Die Druckfeder, das Linsensystem sowie das Verschlußglied werden nacheinander in den Halter eingeführt. Dieses Gebilde wird dann mit einem Regelgerät gekoppelt. Das Verschlußglied mit dem Linsensystem wird anschließend in Richtung des Lasers gegen den Druck der Feder bewegt. Wenn im Regelgerät festgestellt wird, daß das optische System ein kollimiertes Lichtbündel liefert, die austretende Strahlung also parallel verläuft, wird das Verschlußglied in dem Halter fixiert, wobei gleichzeitig das Linsensystem genau eingestellt ist.
Ein derartiges optisches System läßt sich als Massenprodukt herstellen und hat viele Anwendungsmöglichkeiten. Es eignet
3; λ λ α η - 3 - 59 882 16
4 U ό U / 14.4.82
sich ζ, Β· zur Anwendung bei »Video Long-Play-Systemen", bei digitalen optischen Aufzeichnungen oder bei auf dem interferometrischen Prinzip basierenden optischen Verschiebungsmessern·
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des optischen . Systems nach der Erfindung ist der rohrförmige Halter an .... seiner Innenoberfläche mit mindestens drei Rippen versehen, deren Spitzen genau auf der Oberfläche eines Kreiszylinders liegen, um eine genaue radiale Einstellung mindestens des Linsensystems zu erhalten. Damit wird erreicht, daß das Linsensystem und etwaige andere Einzelteile des optischen ----Systems auch in radialer Richtung sehr genau in dem Halter positioniert sind·
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausfilhrungsform des optischen Systems, bei dem weiter eine Zylinderlinse vorhanden ist, die sich auf der von dem Halbleiterlaser abgekehrten Seite des Linsensystems befindet, ist nach-der...Erfindung . ein mit Pannen versehenes metallenes Verschlußglied vornan-· den, dessen Fahnen ümfangsteile der Zylinderlinse umgreifen, derart, daß bei Drehung des Verschlußgliedes die Zylinderlinse verdrehbar ist·
Durch Anwendung einer Zylinderlinse kann der Astigmatismus des Lasers korrigiert werden. Indem die Zylinderlinse in . die richtige Lage gedreht wird, geht das längliche Strahlungsbündel in ein kreisförmiges Strahlungsbündel über« Das Verschlußglied mit den Fahnen ist ein geeignetes Mittel zur Einstellung der Zylinderlinse♦
216
14.4,82
Das Verschlußglied kann auf verschiedene Weise*in bezug auf den Halter fixiert werden· Es hat sich als besonders günstig erwiesen, das Verschlußglied in Form eines Metallringes und den Halter in Form eines Metallrohres auszuführen, wobei der Halter an der Stelle, an der sich das Verschlußglied befindet, mit mindestens drei Blindlöchern versehen ist, deren noch vorhandene Materialreste durch Erhitzung mittels Laserimpulse geschmolzen werden, so daß nach Erstarrung eine Verbindung zwischen dem Halter und dem Verschlußglied vorliegt» Dadurch wird eine dauernde Fixierung einer sehr konstanten Güte erhalten, wobei die Lage sehr genau einstellbar ist,
Das Linsensystem und der Halbleiterlaser können mit Hilfe des von der Druckfeder ausgeübten Druckes nach Einstellung des Verschlußgliedes äußerst genau auf Abstand gebracht werden. Es kann vorteilhaft sein, diese Lage dauernd einzustellen und zu sichern, daß sie nicht von einer dauernden befriedigenden Wirkung des Federdrucks abhängig ist und nicht durch äußere Kräfte beeinflußt wird. Dazu kann nach einer Weiterbildung der Erfindung zwischen dem Linsensystem und dem Halbleiterlaser einringförmiges metallenes Glied angeordnet sein, wobei der Halter an der Stelle, an der sich das ringförmige Glied befindet, mit mindestens drei Blindlöchern versehen ist, deren noch vorhandene Materialreste durch Erhitzung mittels Laserimpulse geschmolzen werden, so daß nach Erstarrung eine Verbindung zwischen dem Halter und dem ringförmigen Metallglied vorliegt.
Obgleich der Halter, das Verschlußglied und das ringförmige. Glied aus jedem beliebigen Material hergestellt sein können, bestehen diese Teile vorzugsweise aus einem Metall, z. B, .
OO / C-Q η 7 "5" 59882 16
2 3 4 0 O U / 14.4.82
aus Aluminium. Dadurch ist sichergestellt, daß das einmal eingestellte optische System sich stets in dieser Lage befinden wird, daß bei Temperaturänderungen keine gegenseitigen Spannungen auftreten und daß das Material eine genügende Steifigkeit aufweist, um eine Änderung der gegenseitigen Lage zu verhindern·
Ausführungsbeispiel
Einige Ausführungsformen der Erfindung" sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es. zeigen:
Pig. 1: eine erste Ausführungsform des optischen Systems zum Erhalten eines kollimierten Lichtbündelsj
Fig. 2: eine Seitenansicht eines Halters^
Pig. 3: eine Zylinderlinse und ein zugehöriges Verschlußglied, und
Fig. 4: eine zweite Ausführungsform des optischen Systems·
In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform eines optischen Systems dargestellt, das ein kollimiertes .Lichtbündel liefert. Ein Halter 1, vorzugsweise aus Aluminium, ist mit einem Anschlag 2 versehen. Ein Halbleiterlaser 3 ist mit einem Flansch 4 versehen; dieser Flansch 4 liegt mit seiner oberen Fläche an dem Anschlag 2 und mit seine,? Seitenfläche cm der Innenwand des Halters 1 an. Mit Hilfe umgefalzter Fahnen 5» die aus dem Material des Endteiles des Halters 1 hergestellt sind, ist der Halbleiterlaser 3 in dem Halter 1 fixiert·
234630 7
- 6 - 59-882 16
14.4.82
In dem Halter 1 sind weiter ein Linsensystem 6 sowie eine Zylinderlinse 7 vorhanden. An dem von dem Halbleiterlaser abgekehrten Ende des Halters 1 ist ein Verschlußglied 8 vorgesehen, während zwischen dem Halbleiterlaser 3 und dem Linsensystems 6 ein ringförmiges Glied 9 und zwischen dem Linsensystems 6 und der Zylinderlinse 7 ein ringförmiges Glied 10 vorhanden ist. Weiter ist zwischen dem Anschlag 2 und dem ringförmigen Glied.9 ein Federglied in Form einer spiralförmigen Druckfeder 11 vorhanden»
Die Innenoberfläche des Halters 1 ist vorzugsweise mit drei Rippen 12 versehen, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Die Spitzen der Rippen 12 sind mit einem Kalibrierwerkzeug genau auf der Oberfläche eines Kreiszylinders angebracht. Die Linsen 6 und 7 können auf diese Weise sehr genau radial positioniert werden. Weiter.sind an der Stelle des Verschlußgliedes. 8 drei Blindlöcher 13 im Halter 1 angebracht (siehe auch Fig. 2), während an der Stelle des ringförmigen Gliedes 9 drei weitere Blindlöcher 14_im Halter vorgesehen sind. Das ringförmige Verschlußglied 8 weist zwei Fahnen 15 auf, die um abgeplattete Seiten 16 der Zylinderlinse 7 herum greifen (siehe Fig. 3).
Zur Erzeugung eines austretenden Lichtbündels mit parallelen Strahlen muß der Brennpunkt des Linsensystems 6 sehr genau mit dem lichtemittierenden Laserelement 17 des pn-Lasers 3 zusammenfallen. Dazu wird nach der Anbringung der angegebenen Einzelteile im Halter 1 das Verschlußglied 8 in Richtung des Halbleiterlasers 3 bewegt. Dabei bewegen sich außerdem das ringförmige Glied 10, das Linsensystem 6 und das ringförmige Glied 9, wodurch die Druckfeder 11 zusammengedrückt wird. Wenn in einem Regelgerät festgestellt wird, daß das austretende Strahlungsbün.del parallel ist, wird das Ver-
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schlußglied 8 fixiert» Obgleich es dazu verschiedene Möglichkeiten gibt, wird die Fixierung vorzugsweise dadurch erhalten, daß das Material in den Blindlöchern 13 mit Hilfe eines Laserimpulses erhitzt wird. Dabei entsteht nur eine örtliche begrenzte Erhitzung, wobei ein wenig Material des Halters sowie des Verschlußgliedes 8 schmilzt und nach Erstarrung eine feste Lage des Yerschlußgliedes 8 erhalten wird. Die hergestellte Verbindung ist mit 18 bezeichnet· Bei dieser Lage ist das Linsensystem 6 sehr genau eingestellt· Die Genauigkeit der Einstellung des Brennpunktes in bezug auf das Laserelement 17 ist besser als 1 /Um.
Damit man beim Gebrauch des beschriebenen optischen Systems nicht dauernd von der Güte der Druckfeder,11 abhängig ist, um den Abstand zwischen.dem Laserelement 17.und der Linse 6 äußerst genau zu halten, kann.das ringförmige.Glied 9 ebenfalls dauernd mit dem Halter 1 verbunden sein· Auch in diesem Falle ist die Verbindung durch Schmelzen von Material im Blindloch 14 mit Hilfe von Erhitzung durch einen Laserimpuls zu bevorzugen,,
Der Halter 1 und die Glieder 8, 9 und 10 sind vorzugsweise aus Aluminium hergestellt·
Die Zylinderlinse 7 dient zum Korrigieren des Astigmatismus des Lasers. Eine Verdrehung der Linse 7 bewirkt, daß das austretende Strahlungsbündel von einem länglichen Bündel in ein kreisförmiges Bündel übergeht. Die Verdrehung der Zylinderlinse erfolgt dadurchj daß das Verschlußglied 8 verdreht wird; die um die abgeplatteten Seiten 16 herum greifenden Fahnen 15 führen eine gleichseitige Verdrehung der Zylinderlinse herbei. Die Befestigung des Verschlußgliedes 8 an dem
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Halter 1 erfolgt nach der Einstellung des Linsensystems 6 und der Zylinderlinse 7Ψ
Pig· 4 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform eines optischen Systems zur Erzeugung eines kollidierten Lichtbündels.
In einem Halter 21 mit einem Anschlag 22 ist ein Halbleiterlaser 23 angeordnet. Eine Feder 25 liegt zwischen einem flansch 24 des Halbleiterlasers 23 und einem Ring 29. Eine Linse 26 und ein Verschlußring 28 vervollständigen das optische System. Die Linse 26 ist vorzugsweise eine an. sich bekannte bi-asphärische Linse. Diese Linse kann z· B. aus Kunststoff hergestellt werden.
Mit Hilfe der Einstellung des Verschlußringes 28 wird auch in diesem Falle die Linse 26 in bezug auf die Laseranordnung gegen den Druck der Feder 25 verschoben. Wenn der Brennpunkt der Linse genau in bezug auf das hier nicht dargestellte Laserelement eingestellt ist, wird der Verschlußring 28 vorzugsweise wieder durch Erhitzung mit Hilfe eines Laserimpulses befestigt, wie an Hand der Fig. 1 beschrieben ist. Erwünsch teilfall s kann auch der Ring 29 auf'diese V/eise fixiert werden. Die in Fig. 4 Bargestellte Anordnung kann in Fällen angewendet werden, in denen die Korrektur des Astigmatismus des Halbleiterlasers nicht erforderlich ist.

Claims (6)

1. Optisches System, das ein kollimiertes.Lichtbündel liefert und das einen rohrförmigen Halter, einen in den Halter aufgenommenen Halbleiterlaser und ein in den Halter aufgenommenes Linsensystem enthält, dessen Brennpunkt mit einem in dem Halbleiterlaser befindlichen Laserelement zusammenfällt, gekennzeichnet dadurch, daß der Halbleiterlaser (3) in axialer Richtung des Halters (1) gegen einen Anschlag (2) positioniert ist, daß zwischen dem Linsensystem und dem Anschlag (2) eine Druckfeder (11) angeordnet ist, und daß auf der von der Druckfeder (11) abgekehrten Seite des Linsensystems ein Verschlußglied (8) vorhanden ist, das nach axialer Einstellung in dem Halter (J) an einer derartigen Stelle fixiert ist, daß dabei das Linsensystem nach Verschiebung in axialer Richtung gegen den Druck der Druckfeder (11) sich in der, Lage befindet, in der sein Brennpunkt mit dem Laserelement (17) in dem Halbleiterlaser (3) zusammenfällt.
2· Optisches System nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der rohrförmige Halter (1) an seiner Innenoberfläche mit mindestens drei Rippen (12) versehen ist, deren Spitzen genau auf der Oberfläche eines Kreiszylinders liegen, um eine genaue radiale Einstellung mindestens des Linsensystems zu erhalten.
3· Optisches Systems nach Punkt 1 oder 2, das außerdem mit einer Zylinderlinse (7) versehen ist, die sich auf der von dem Halbleiterlaser (3) abgekehrten Seite des Linsensystems (6) befindet, gekennzeichnet dadurch, daß ein mit Pannen versehenes metallenes Verschlußglied (8) vorhanden ist, dessen Fahnen (15) Umfangsteile der Zylinder-
234630 7-10- 59 882 16
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linse (7) umgreifen, derart, daß bei Drehung des Versohlußgliedes (8) die Zylinderlinse (7) verdrehbar ist.
3 A 6 3 O 7 - 9 - 59 882 16
14.4.82
Erfindungsanspruch
4· Optisches Systems nach einem oder mehreren der Punkte 1 "bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Verschlußglied (8) aus einem Metallring und der Halter (1) aus einem Metallrohr besteht, wobei der Halter (1) an der Stelle, an der sich das Verschlußglied (8) befindet, mit mindestens drei Blindlöcher (13) versehen ist, deren noch vorhandene Materialreste durch Erhitzung mittels Laserimpulse geschmolzen werden, so daß nach Erstarrung eine Verbindung zwischen dem Halter (1) und dem Verschlußglied (8) vorliegt.
5. Optisches System nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 4» gekennzeichnet dadurch, daß zwischen, dem Linsensystem. (6) und dem Halbleiterlaser (3) ein ringförmiges Metallglied (9) angeordnet ist, wobei der Halter (1) an der Stelle, an der sich das ringförmige Glied (9) befindet, mit mindestens drei Blindlöchern (14) versehen ist, deren noch vorhandene Materialreste durch Erhitzung mittels Laserimpuise geschmolzen werden, so daß nach Er- . . starrung eine Verbindung zwischen dem Halter (1) und dem ringförmigen Metallglied (9) vorliegt,
6. Anordnung,nach einem oder mehreren der vorstehenden Punkte 1 bis 5» gekennzeichnet dadurch, daß der Halter (1) das Verschlußglied (8) und das ringförmige Glied (9) bzw, (10) aus Aluminium bestehen, .
Hierzu 2 Seiten Zeichnungen
DD81234630A 1980-11-06 1981-11-04 Optisches system zur erzeugung eines kollimierten lichtbuendels DD201826A5 (de)

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