DD274910A1

DD274910A1 - VIBRATION INSULATED LASER STRAY INJECTION DEVICE

Info

Publication number: DD274910A1
Application number: DD31891688A
Authority: DD
Inventors: Gerd Jaeger; Walter Schott; Lutz Krause; Detlef Heydenbluth; Matthias Geyer
Original assignee: Waegetechnik Rapido Radebeul B
Priority date: 1988-08-15
Filing date: 1988-08-15
Publication date: 1990-01-03
Also published as: DE3914442A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine schwingungsisolierte Laserstrahleinkoppelvorrichtung mit Elastomerjustierung, wobei der He-Ne-Laser und die Einkoppelvorrichtung fest, aber justierbar, miteinander verbunden und schwingungsgedaempft gelagert sind. Diese Vorrichtung gewaehrleistet einen sicheren und stoerungsfreien Betrieb eines Laserrohres und eine sichere Einkopplung des Laserstrahles in einen Lichtwellenleiter an einem stark schwingungsbeanspruchten Aufstellort bei einer einfachen und sicheren Justierung der Einkoppelvorrichtung zum Laserrohr. Figur 1 stellt die Erfindung am besten dar. Fig. 1The invention relates to a vibration-isolated Laserstrahleinkoppelvorrichtung with Elastomerjustierung, wherein the He-Ne laser and the coupling device are fixed, but adjustable, connected to each other and mounted vibration-damped. This device ensures safe and trouble-free operation of a laser tube and secure coupling of the laser beam in an optical waveguide at a strong vibration-prone installation location with a simple and secure adjustment of the coupling device to the laser tube. FIG. 1 best illustrates the invention. FIG. 1

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine schwingungsisolierte Laserstrahleinkoppelvorrichtung mit Elastomerjustierung, die zum sicheren und störungsfreien Betrieb eines Laserrohres eingesetzt werden kann und eine sichere Einkopplung des ausgesendeten Laserstrahles in einen Lichtwellenleiter, auch bei einem stark schwingungsbeanspruchten Aufstellort, gewährleistet.The invention relates to a vibration-isolated Laserstrahleinkoppelvorrichtung with Elastomerjustierung, which can be used for safe and trouble-free operation of a laser tube and a secure coupling of the emitted laser beam in an optical waveguide, even at a strong vibration vulnerable site, guaranteed.

Characteristic of the known state of the art

Die Lagerung von He-Ne-Laserrohren erfolgt in industriellen Geräten ungedämpft (Helium-Neon-Laser HN 15Q und HNJ 25, Gebrauchsanleitung, Kombinat VEB Carl Zeiss JENA) oder unzureichend gedämpft (Helium Neon-Laser HN 25 und HN 40, Gebrauchsanleitung, Kombinat VEB Carl Zeiss JENA). Äußere Schwingungen werden dadurch nahezu unverändert auf das Las6rrohr übertragen. Die mechanische Schwingerregung kann zum kurzzeitigen Ausfall des Austritts von Laserstrahlung führen. Dadurch treten insbesondere bei Meßgeräten, die mit Laserstrahlung im cw-Betrieb arbeiten, Störungen auf. Einkoppelvorrichtungen, die zur Einkopplung von Licht eines He-Ne-Lasers in einen Lichtwellenleiter geeignot sind, werden ohne Lichtquelle beschrieben (DE-OS 3605659, DE-OS 3407413, DE-OS 3414374, DE-OS 3444823). Damit ist die Art der Schwingungsisolierung und der Funktionssicherheit der Vorrichtung nicht beschrieben. Störungen der Einkopplung können auftreten.The storage of He-Ne laser tubes is unattenuated in industrial equipment (helium-neon laser HN 15Q and HNJ 25, instructions for use, Kombinat VEB Carl Zeiss JENA) or insufficiently damped (helium neon laser HN 25 and HN 40, instructions for use, Kombinat VEB Carl Zeiss JENA). External vibrations are thereby transferred almost unchanged to the Lasro tube. The mechanical vibration excitation can lead to short-term failure of the exit of laser radiation. As a result, faults occur, in particular, in measuring devices which work with laser radiation in the cw mode. Coupling devices which are suitable for coupling light from a He-Ne laser into an optical waveguide are described without a light source (DE-OS 3605659, DE-OS 3407413, DE-OS 3414374, DE-OS 3444823). Thus, the type of vibration isolation and the reliability of the device is not described. Disturbances of the coupling can occur.

Vorrichtungen, die Lichtquelle, Einkopplung und Lichtwellenleiter gemeinsam beschreiben, verwenden im allgemeinen einen Diodenlaser als Lichtquelle (DE-OS 3508627, DE-OS 3404613, DE-OS 3405838, DE-OS 3413749). Eine Schwingungsisolierung ähnlich der für einen He-Ne-Laser ist in diesem Fall durch die kompakte und kleine Lichtquelle nicht notwendig.Devices which jointly describe the light source, coupling and optical waveguide generally use a diode laser as light source (DE-OS 3508627, DE-OS 3404613, DE-OS 3405838, DE-OS 3413749). A vibration isolation similar to that for a He-Ne laser is not necessary in this case by the compact and small light source.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, bei einer schwingungsisolierten Laserstrahleinkoppelvorrichtung mit Elastomerjustierung einen sicheren und störungsfreien Betrieb eines Laserrohres und eine sichere Einkopplung des Laserstrahles in einen Lichtwellenleiter mit einer einfachen und stabilen Justiervorrichtung bei hoher Funktionssicherheit auch an stark schwingungsbeanspruchten Aufstellorten zu gewährleisten.The object of the invention is to ensure a safe and trouble-free operation of a laser tube and a safe coupling of the laser beam in an optical waveguide with a simple and stable adjustment device with high reliability even at heavily vibration-loaded installation locations in a vibration-isolated Laserstrahleinkoppelvorrichtung with elastomer adjustment.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schwingungsisolierte Laserst-^hleinkoppelvorrichtung zu schaffen, die für einen sicheren und störungsfreien Betrieb sines He-Ne-Laserrohres und eine si tr ,e Einkopplung des von diesem Laserrohr ausgesendeten Strahles in einen Lichtwellenleiter auch an stark schwinf ungsbeanspruchten Aufstellorten geeignet ist, womit auch eine Erweiterung des Einsatzbereiches des Laserrohres verbunder ist.The invention has for its object to provide a vibration-isolated Laserst- ^ hleinkoppelvorrichtung for safe and trouble-free operation sines He-Ne laser tube and a si tr, e coupling of the emitted from this laser tube beam in an optical waveguide and heavily schwinf ungsbeanspruchten Aufstellorten is suitable, which is also an extension of the application range of the laser tube federunder.

Des weiteren sollen bei dieser Vorrichtung einfache und stabile Justieru.igen die Einkopplung des Laserstrahles in den Lichtwellenleiter schnell, sicher und mit hoher Effektivität herbeiführen und langzeitstabil, auch unter wechselnden Umgebungsbedingungen, beibehalten.Furthermore, in this device simple and stable Justieru.igen bring about the coupling of the laser beam in the optical waveguide quickly, safely and with high efficiency and long-term stability, even under changing environmental conditions maintained.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Aufbauplatte, auf der über Laserrohrhallerungen ein Ha-Ne-Laserrohr befestigt ist, mit einer Einkoppelhaltorung fest verbunden ist. Eine feste Druckplatte, in der eine Lichtwellenleitereinkoppelvorrichtung bekannter Bauart befestigt ist, ist über eine elastische Justierzwischenplatte mit der Einkoppelhalterung verbunden. Die Aufbauplatte ist über längs- und querstabile Federn, die aus elastomerem Material bestehon, mit der Grundplatte verbunden.According to the invention, this object is achieved in that a mounting plate on which a Ha-Ne laser tube is mounted on Laserrohrhallerungen is firmly connected to a Einkoppelhaltorung. A fixed pressure plate, in which a fiber optic coupling device of known type is attached, is connected via an elastic Justierzwischenplatte with the coupling bracket. The mounting plate is connected to the base plate via longitudinal and transverse stable springs made of elastomeric material.

Erfindungsgemäß kann auch ein OEM-Laser eingesetzt sein, an dem die Druckplatte über die elastische Justierzwischenplatte direkt am Gehäuse angebracht ist.According to the invention, an OEM laser can also be used, on which the pressure plate is attached directly to the housing via the elastic adjusting intermediate plate.

Die quer- und 'ängsstabilon Federn können aus einer Feder aufgebaut sein. Die quer- und längsstabilon Federn können zum CM-Laser radialsymmetrisch angeordnet sein. Dar Material für die quer- und längsstabilen Federn und die elastische Justierzwischenplatte kann Metall sein.The transverse and longitudinally stable springs can be constructed from a spring. The transverse and longitudinal stabilizer springs can be arranged radially symmetrically to the CM laser. The material for the transverse and longitudinally stable springs and the elastic adjusting intermediate plate may be metal.

Die· elastische Justierzwischenplatte kann aus mehreren Teilen bestehen.The elastic adjusting intermediate plate can consist of several parts.

Die Lichtwellenleitereinkoppelvorrichtung ist stabil mit einer festen Druckplatte verbunden. Die Druckplatte ist über eine elastische Justierzwischenplatte mit der Einkoppelhalterung über Justier- und Befestigungsschrauben verbunden, so daß eine Winkeljustierung der Lichtwellenleiterkoppelvorrichtung zur optischen Achse des Laserstrahles durch das unterschiedliche Zusammenpressen der elastischen Justier?.wischenplatte an verschiedenen Umfangspunkten möglich wird. Die elastische Justierzwischenplatte besteht aus einem langzeitstabilen Elastomer.The optical fiber coupling device is stably connected to a fixed pressure plate. The pressure plate is connected via an elastic Justierzwischenplatte with Einkoppelhalterung via adjusting and fastening screws, so that an angular adjustment of the optical fiber coupling device to the optical axis of the laser beam by the different compression of the elastic Justier? .Wischenplatte at different circumferential points is possible. The elastic Justierzwischenplatte consists of a long-term stable elastomer.

Die Justierung über die elastische Justierzwischenplatte ist eine Feinjustierung. Eine Vorjustage der gesamten Vorrichtung erfolgt durch das Verschieben der Laserrohrhalterungen und der Einkoppelhalterung gegeneinander. Die Lichtwellenleitereinkoppelvorrichtung besitzt ein Ansatzstück zur Aufnahme eines optischen Lichtwellenleitersteckers zur Herstellung einer lösbaren Verbindung.The adjustment via the elastic adjusting intermediate plate is a fine adjustment. A Vorjustage the entire device is done by moving the laser tube holders and the coupling bracket against each other. The optical waveguide coupling device has an attachment piece for receiving an optical waveguide plug for producing a detachable connection.

Die Aufbauplatte, die das He-Ne-Laserrohr und die Lichtwellenleitereinkoppelvorrichtung trägt, ist über federnde Elemente mit der Grundplatte verbunden. Die Federn sind längs- und querstabil ausgeführt und angeordnet, so daß die Aufbauplatte keine nennenswerten Längs- und Querschwingungen ausführen kann.The mounting plate, which carries the He-Ne laser tube and the optical waveguide coupling device is connected via resilient elements to the base plate. The springs are longitudinally and transversely stable designed and arranged so that the mounting plate can not perform significant longitudinal and transverse vibrations.

Die schwingungsisolierende Wirkung der Vorrichtung auf das He-Ne-Laserrohr wird erreicht, wenn die Amplitudenfrequenzgängo der gesamten Vorrichtung und des He-Ne-Laserrohres aufeinander abgestimmt sind. Dabei ist dio Eigenresonanzstelle der Vorrichtung so niederfrequent zu legen, daß die höherfrequente Eigenresonanz des Laserrohres durchThe vibration isolating effect of the device on the He-Ne laser tube is achieved when the amplitude frequency response of the entire device and the He-Ne laser tube are matched. In this case, the self-resonance point of the device is to be so low-frequency that the higher-frequency self-resonance of the laser tube

das Übertragungsverhalten der Vorrichtung nicht mehr entscheidend angeregt werden kann.the transmission behavior of the device can not be significantly stimulated.

Die schwingungsisolierende Wirkung der Vorrichtung auf die sichere Einkopplung des Laserstrahles in den Lichtwellenleiter wird auch durch die niederfrequente Abstimmung des Gesamtsystems in Verbindung mit dem festen Aufbau der Teile auf der Aufbauplatte erreicht, so daß eine gegenseitige Verlagerung dieser Bauteile bei Schwingungsanregung an der Grundplatte ausgeschlossen werden kann.The vibration isolating effect of the device on the secure coupling of the laser beam in the optical waveguide is also achieved by the low-frequency tuning of the overall system in conjunction with the solid structure of the parts on the mounting plate, so that mutual displacement of these components can be excluded in vibration excitation of the base plate ,

Die Halterungsbauteile für das He-Ne-Laserrohr und die Lichtwellenleitereinkoppelvorrichtung sind aus gleichem Material, beispielsweise aus Stahl, hergestellt. Dadurch werden auch Temperatureinflüsse auf die Einkopplung des Strahles in den Lichtwellenleiter ausgeschlossen.The support components for the He-Ne laser tube and the optical waveguide coupling device are made of the same material, for example made of steel. As a result, temperature influences on the coupling of the beam are excluded in the optical waveguide.

Anstelle des Ho-Ne-Laserrohres ist die Anwendung eines OEM-Lasers, bei dem das Laserrohr in einei Metallhülle gefaßt ist, möglich. Die Druckplatte und elastische Justierzwischenplatte kann dann direkt am Metallgehäuse des OEM-Lasers angebracht werden. Die Vorjustage des OEM-Laser s beim Hersteller ermöglicht, daß dio Feinjustage der Strahleinkopplung in den Lichtwellenleiter über die elastische Justierzwischenplatte einen ausreichend großen Spielraum bietet.Instead of the Ho-Ne laser tube, the use of an OEM laser in which the laser tube is in a metal shell, possible. The pressure plate and elastic Justierungzwischenplatte can then be mounted directly on the metal housing of the OEM laser. The pre-adjustment of the OEM laser at the manufacturer allows the fine adjustment of the beam injection into the optical waveguide via the elastic adjusting intermediate plate to provide a sufficiently large margin.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll anhand zweier Ausführungsbeispiele erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained with reference to two embodiments. The accompanying drawings show:

Fig. 1: Seitenansicht der schwingungsisolierten Laserstrahleinkoppelvorrichtung Fig. 2: Seitenansicht der justierbaren Laserstrahieinkoppelvorrichtung mit OEM-Laser.1: side view of the vibration-isolated laser beam coupling device FIG. 2: side view of the adjustable laser beam coupling device with OEM laser.

Entsprechend Fig. 1 ist ein He-Ne-Laserrohr 1 über zwei Laserrohrhalterungen 2 fest mit der Aufbauplatte 3 verbunden. Die Einkoppelhalterung 7 ist ebenfalls fest mit der Aufbauplatte 3 verbunden. Die Art der Verbindung der Laserrohrhalierungen und der Einkoppelhalterung 7 mit der Aufbauplatte 3 erlaubt eine Grobjustierung der genannten Teile gegeneinander. An der Einkoppelhalterung 7 ist über die elastische Justierzwischenplatte 8 die feste Druckplatte 9 angebracht. In der festen Druckplatte 9 ist die Lichtwellenleitereinkoppelvorrichtung 10 befestigt. Die optische Achse des Strahles des He-Ne-Laserrohres 1 und die optische Achse der Lichtwellenleitereinkoppelvorrichtung 10 sind durch die Justierungen in Übereinstimmung gebracht.According to FIG. 1, a He-Ne laser tube 1 is fixedly connected to the mounting plate 3 via two laser tube holders 2. The coupling bracket 7 is also firmly connected to the mounting plate 3. The type of connection of the laser tube halters and the coupling-in holder 7 with the mounting plate 3 allows a coarse adjustment of the said parts against each other. At the coupling bracket 7, the fixed pressure plate 9 is mounted on the elastic Justierzwischenplatte 8. In the fixed pressure plate 9, the optical waveguide coupling device 10 is attached. The optical axis of the beam of the He-Ne laser tube 1 and the optical axis of the optical waveguide coupling device 10 are matched by the adjustments.

AnderLichtwellenleitereinkoppelvorrichtung 10 ist das Ansatzstück 15 für den optischen Stecker 11.1. Der optische Stecker 11.1 ist lösbar oder fest über das Ansatzstück 15 mit der Lichtwelienleitereinkoppelvorrichtung 10 verbinden. Der im optischen Stecker 11.1 beginnende Lichtwellenleiter 12 trägt am anderen Ende den optischen Stecker 11.2 zur weiteren Anschlußmöglichkeit des Lichtwellenleiters 12. Nach Fig. 1 sind zwischen der Aufbauplatte 3 und der Grundplatte 6 querstabile Federn 4 und längsstabile Federn 5 angebracht, die die störenden Schwingungen von den auf der Aufbauplatte 3 angeordneten Bauteilen fernhalten.Other optical waveguide coupling device 10 is the extension piece 15 for the optical connector 11.1. The optical connector 11.1 is detachably or firmly connected via the extension piece 15 with the Lichtwelienleitereinkoppelvorrichtung 10. The beginning in the optical connector 11.1 optical fiber 12 carries at the other end of the optical connector 11.2 for further connectivity of the optical waveguide 12. According to Fig. 1 6 Querstabile springs 4 and longitudinally stable springs 5 are mounted between the mounting plate 3 and the base plate, which the disturbing vibrations of keep away the arranged on the mounting plate 3 components.

Nach Fig.2 :>t anstelle des He-Ne-Laserrohres 1 ein OEM-Laser 13 mit Anschlußkabel 14 eingesetzt, wobei die Druckplatte 9 direkt über die elastische Justierzwischenplatte 8 am Gehäuse des OEM-Lasers 13 angebracht ist. Für die Laserrohrhalterungen 2, die Aufbauplatte 3, die Einkoppeihalterung 7 und die feste Druckplatte 9 wird gleiches metallisches Material, zum Beispiel Stahl, verwendet. Die elastische Justierzwischenplatte 8, die quei stabilen Federn 4 und die lengsstabile Feder 5 bestehen aus einem Elastomer.According to FIG. 2, instead of the He-Ne laser tube 1, an OEM laser 13 with connecting cable 14 is used, wherein the pressure plate 9 is attached directly to the housing of the OEM laser 13 via the elastic adjusting intermediate plate 8. For the laser tube holders 2, the mounting plate 3, the Einkoppeihalterung 7 and the fixed pressure plate 9 is the same metallic material, for example steel used. The elastic Justierzwischenplatte 8, the quei stable springs 4 and the lengsstabile spring 5 are made of an elastomer.

Claims

1. A vibration-isolated Laserstrahleinkoppelvorrichtung with Iflastomerjustierung consisting of a fixed to a mounting plate on laser tube holders laser tube, solid and elastic plates, springs, Lichtwellenleitereinkoppelvorrichtung and Lichtwellenioiter with optical connector, characterized in that the laser tube holders (2) with a He-Ne laser tube (1) connected mounting plate (3) with a coupling bracket (7) is fixedly connected, that a fixed pressure plate (9), in which a Lichtwellenleitereinkoppelvorrichtung (10) is attached via an elastic Justierzwischenplatte (8) connected to the coupling bracket (7) is and that the mounting plate (3) via querstaoile springs (4) and longitudinally stable springs (5) on the base plate (6) is fixed and that the springs (4) and (5) consist of olastomerem material.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the base plate (9) via the elastic Justierzwischenplatte (8) on the housing of an OEM laser (13) formed laser tube (1) is mounted.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the transverse stable springs (4) and the longitudinally stable springs (5) consist of a spring.

4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the transverse stable springs (4) and the longitudinally stable springs (5) are arranged radially symmetrically to the OEM laser.

5. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that the transverse stable springs (4), the longitudinally stable springs (5) and the elastic Justierzwischenplatte (8) consist of metal springs.

6. Apparatus according to claim 1 to 5, characterized in that the elastic Justierzwischenplatte (8) consists of several parts.