DE102006041406A1

DE102006041406A1 - Electromagnetic beam i.e. laser beam, guiding device, for high-power laser system, has swash plate formed from material such as quartz glass, which is transparent to wavelength of electromagnetic beam to be guided

Info

Publication number: DE102006041406A1
Application number: DE200610041406
Authority: DE
Inventors: Martin Liermann; Malte Kumkar; Christian Schmitz; Konrad Klausmann; Bruno Bantle
Original assignee: Trumpf Laser GmbH
Current assignee: Trumpf Laser GmbH
Priority date: 2006-09-01
Filing date: 2006-09-01
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2026-09-02
Also published as: DE102006041406B4

Abstract

The device has an optical unit (14) attached to a base plate (16) that comprises a beamguide opening (21) for the optical unit. A housing section (31) is attached to the base plate and contains the optical unit, and a swash plate (24) positions the optical unit in a horizontal position. The swash plate is formed from a material such as quartz glass, glass ceramics, sapphire or crystalline such as Yttrium aluminum garnet, which is transparent to a wavelength of an electromagnetic beam to be guided.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Strahlführung eines elektromagnetischen Strahles, insbesondere eines Laserstrahls, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a device for beam guidance of an electromagnetic Beam, in particular a laser beam, according to the preamble of the claim 1.

Es sind bereits Vorrichtungen zur Strahlführung eines elektromagnetischen Strahles, insbesondere Laserstrahles für Hochleistungslasersysteme, bekannt geworden, welche einen Grundkörper umfassen, der einen Strahlführungsabschnitt zu einem optischen Element, insbesondere einem Spiegel, aufweist. An dem Grundkörper ist ein Gehäuseabschnitt angeordnet, der zumindest eine Halterung für das darin anordenbare optische Element aufweist. Über eine dem Grundkörper zugeordnete Taumelscheibe wird das in der Halterung angeordnete optische Element in eine positionsgenaue, insbesondere winkelstabile, Gebrauchslage eingestellt und fixiert. Solche Vorrichtungen werden insbesondere bei dioden- oder lampengepumpten Lasersystemen eingesetzt und dienen als Resonatorspiegelhalterungen.It are already devices for beam guidance of an electromagnetic Beam, in particular laser beam for high-power laser systems, known become a basic body comprising a beam guiding section to an optical element, in particular a mirror. At the base body is a housing section arranged, the at least one holder for the optical can be arranged therein Element has. about one to the main body associated swash plate is arranged in the holder optical element in a positionally accurate, in particular angularly stable, Operating position set and fixed. Such devices will be used in particular in diode or lamp pumped laser systems and serve as resonator mirror mounts.

Steigende resonatorinterne Leistungen, wie sie beispielsweise beim Scheibenlaser üblich sind, sowie hohe Strahlqualitäten erhöhen die Anforderungen an die optischen Systeme beziehungsweise Vorrichtungen zur Strahlführung des elektromagnetischen Strahles. Durch Streuung sowie Absorption der elektromagnetischen Strahlung an optischen Flächen und an Bauteilen kann es zur Erwärmung des oder der optischen Elemente sowie der daran angrenzenden Bauteile kommen. Ein exaktes Arbeiten eines Hochleistungslasersystems erfordert jedoch, dass die reflektierenden oder zumindest teiltransmittierenden Flächen der optischen Elemente präzise und konstant gegenüber den anderen Elementen des Hochleistungslasersystems ausgerichtet sein müssen. Die durch die absorbierte Laser- beziehungsweise Streustrahlung erzeugte Wärme und die daraus resultierende thermische Ausdehnung, insbesondere in Kombination mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten benachbarter Komponenten, kann zu einer Verspannung und einem Verzug und somit zu einer Veränderung der Lage und Position des optischen Elementes führen. Dadurch können Ablenkungen des elektromagnetischen Strahles verursacht werden, die eine Nachanpassung aller Komponenten des optischen Systems oder entsprechende Kompensationstechniken erfordern. Darüber hinaus steigt bei höheren Anforderungen an die Strahlqualitäten die Anforderung an die Positioniergenauigkeit des optischen Elements.increasing Resonatorinterne services, as they are common for example in the disk laser, as well high beam qualities increase the requirements for the optical systems or devices for beam guidance of the electromagnetic beam. By scattering as well as absorption of the electromagnetic radiation on optical surfaces and on components can it for warming the one or more optical elements and the adjacent components come. Precise operation of a high power laser system requires however, that the reflective or at least partially transmissive surfaces the optical elements precise and constant opposite aligned with the other elements of the high power laser system have to be. The absorbed by the laser or scattered radiation generated heat and the resulting thermal expansion, in particular in combination with different thermal expansion coefficients neighboring components, can lead to a tension and a delay and thus to a change lead the position and position of the optical element. This can cause distractions caused by the electromagnetic beam, which is a post-adjustment all components of the optical system or corresponding compensation techniques require. About that It also rises at higher levels Requirements for the beam qualities The requirement for the positioning accuracy of the optical element.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Strahlführung eines elektromagnetischen Strahles, insbesondere eines Laserstrahles, zu schaffen, der bei hohen Leistungen des elektromagnetischen Strahles eine hohe Strahlführungsqualität ermöglicht.Of the The invention is therefore based on the object, a device for beamline an electromagnetic beam, in particular a laser beam, to create, at high powers of the electromagnetic beam a high beam quality allows.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Aufgrund der Ausgestaltung einer Taumelscheibe aus einem Material, welches für die Wellenlänge des zu führenden elektro magnetischen Strahles transparent ist, wird ermöglicht, dass bei einer auftretenden Streuung eine Erwärmung weitestgehend verhindert ist. Dadurch wird das optische Element in einer voreingestellten Position gehalten, ohne dass eine Dejustierung erfolgt oder Verspannungen zu einer Änderung der Lage und/oder einer Beeinflussung an einer Hauptfunktionsfläche des optischen Elementes führen. Dadurch kann die Strahlführungsqualität, insbesondere bei hohen Leistungen, wesentlich erhöht werden. Darüber hinaus wird selbst bei einer Streuung eine durch Absorption entstehende Erwärmung des optischen Elementes und der Taumelscheibe verhindert. Auf eine Wasserkühlung der Taumelscheibe kann verzichtet werden. Dadurch ist konstruktiv eine bauteilereduzierte Anordnung ermöglicht. Durch das verringerte Gewicht ist die Anordnung unempfindlich gegen äußere Schwingungen. Aufgrund des geringen Gewichtes der Anordnung sind auch geringere Anpresskräfte erforderlich, um die Komponenten zu fixieren. Dadurch kann eine sichere Aufnahme des optischen Elementes trotz dessen geringen Elastizitätsmoduls ermöglicht und Deformationen verringert werden.These The object is achieved by the Features of the main claim solved. Due to the design of a swash plate made of a material, which for the wavelength of the leading one electro magnetic beam is transparent, is enabled that heating occurs as far as possible when scattering occurs is. As a result, the optical element is preset Position held without any misalignment or tension to a change of Position and / or an influence on a main functional area of the lead optical element. As a result, the beam guidance quality, in particular be significantly increased at high levels of performance. Furthermore even if it scatters, it becomes absorption Warming of the optical element and the swash plate prevented. On a water cooling the Swash plate can be dispensed with. This is constructively a component-reduced arrangement allows. Due to the reduced weight, the arrangement is insensitive to external vibrations. by virtue of the low weight of the arrangement also lower contact forces are required, to fix the components. This can be a safe shot of the optical element despite its low modulus of elasticity allows and deformations are reduced.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Taumelscheibe aus einem Quarzglas, Glaskeramiken, Saphiren oder Kristallen, wie beispielsweise YAG, hergestellt ist. Diese Materialien weisen einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, wodurch eine einmal eingestellte Gebrauchslage der Taumelscheibe über einen relativ großen Temperaturbereich aufrechterhalten bleibt.To A preferred embodiment of the invention provides that the swash plate made of quartz glass, glass ceramics, sapphires or crystals, such as YAG. Show these materials a low thermal expansion coefficient on, whereby a once adjusted position of use of the swash plate over a relatively large Temperature range is maintained.

Die Taumelscheibe weist bevorzugt an einer zum optischen Element weisenden Seite Anlageelemente auf, an denen das optische Element mit seiner Hauptfunktionsfläche zumindest partiell anliegt. Dadurch kann eine sichere und verkippungsfreie Anlage sowie eine exakte Einstellung der Lage des optischen Elementes an und durch die Taumelscheibe unabhängig von Toleranzen der beiden Bauteile vorgesehen sein.The Swash plate preferably has a pointing to the optical element Page on investment elements on which the optical element with its main functional area at least partially applied. This can be a safe and tilt-free Plant as well as an exact adjustment of the position of the optical element on and through the swash plate regardless of tolerances of the two Be provided components.

Die Taumelscheibe weist bevorzugt eine Strahldurchtrittsöffnung auf, die kleiner als das optische Element ausgebildet ist. An die Strahldurchtrittsöffnung der Taumelscheibe angrenzend sind die Auflageelemente vorgesehen, an denen das optische Element mit seiner Hauptfunktionsfläche partiell an der Taumelscheibe anliegt. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass sowohl plan, konkav als auch konvex ausgebildete Hauptfunktionsflächen des optischen Elementes zur sicheren Anlage an die Taumelscheibe gebracht werden und eine exakte Einstellung der Gebrauchslage des optischen Elements ermöglicht ist.The swash plate preferably has a beam passage opening which is smaller than the optical element. Adjacent to the beam passage opening of the swash plate, the support elements are provided, on which the optical element partially rests with its main functional surface on the swash plate. This embodiment has the advantage that both plan, concave and convex main functional surfaces the optical element for safe investment are brought to the swash plate and an exact adjustment of the position of use of the optical element is possible.

Die Anlageelemente der Taumelscheibe sind bevorzugt als Segmente eines Torusringes oder als Kugelflächen ausgebildet, wobei bevorzugt drei Auflageelemente über den Umfang verteilt vorgesehen sind. Durch diese Anordnung kann eine geometrisch bestimmte Auflage zum optischen Element gegeben sein, um das optische Element exakt zu positionieren.The Investment elements of the swash plate are preferred as segments of a Torus ring or as spherical surfaces formed, wherein preferably three support elements on the Scope distributed are provided. By this arrangement, a given a geometrically determined overlay to the optical element, to position the optical element exactly.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Taumelscheibe ist vorgesehen, dass an einer den Anlageelementen gegenüberliegenden Seite der Taumelscheibe zumindest eine Justierfläche, vorzugsweise drei um jeweils 90° versetzt zueinander angeordnete Justierflächen, ausgebildet ist, welche vorzugsweise als rinnen- oder V-förmige Vertiefung hergestellt und radial zur Längsachse der Strahldurchtrittsöffnung ausgerichtet ist. Dadurch kann die Taumelscheibe in wenigstens zwei Raumwinkeln und in wenigstens einer Raumachse veränderbar eingestellt werden, wobei deren Einstellung wiederum auf das optische Element übertragen wird.To a further advantageous embodiment of the swash plate is provided that at one of the contact elements opposite Side of the swash plate at least one adjustment surface, preferably three to each 90 ° offset arranged adjusting surfaces, is formed, which is preferably prepared as a gutter or V-shaped recess and radial to the longitudinal axis the beam passage opening is aligned. This allows the swash plate in at least two Solid angles and changeable in at least one spatial axis be adjusted, with their setting in turn on the optical Transfer element becomes.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper eine Aufnahme aufweist, in welche die Taumelscheibe einsetzbar ist, wobei Justierflächen an der Taumelscheibe zu einer Grundfläche der Aufnahme positioniert sind und an Justierelementen im Grundkörper anliegen, welche der Grundfläche zugeordnet sind. Durch diese Anordnung ist eine kompakte Bauweise zur Aufnahme der Taumelscheibe gegeben. Gleichzeitig ist durch die Zuordnung der Justierelemente zur Grundfläche eine einfache Einstellung ermöglicht.To an advantageous embodiment of the invention is provided that the main body has a receptacle into which the swash plate can be inserted, with adjustment surfaces positioned on the swash plate to a base of the receptacle are and abut adjusting elements in the base body, which assigned to the base are. This arrangement is a compact design for recording given the swash plate. At the same time, by the assignment the adjusting elements to the base a simple setting allows.

Die der Grundfläche in der Aufnahme am Grundkörper zugeordneten Justierelemente sind bevorzugt axial zur Grundfläche verstellbar, wodurch die Taumelscheibe in ihrer Lage reaktiv zum Grundkörper einstell bar ist. Bevorzugt ist eine Justierschraube oder eine Spindel vorgesehen, wobei deren Steigung an die Einstellgenauigkeit anpassbar ist. Die Justierelemente weisen bevorzugt zur Justierfläche der Taumelscheibe weisend komplementäre Einstellelemente auf, die an den Justierflächen der Taumelscheibe angreifen. Dadurch ist eine exakte und definierte Anlage jedes Justierelementes an der Justierfläche der Taumelscheibe gegeben, wodurch eine präzise Einstellung und Aufrechterhaltung der Einstellung ermöglicht ist. Bevorzugt sind die Einstellelemente als kugelförmige Druckelemente ausgebildet.The the base area in the receptacle on the main body associated adjusting elements are preferably axially adjustable to the base, whereby the swash plate in their position reactive to the base bar adjustable is. Preferably, an adjusting screw or a spindle is provided, the slope of which is adaptable to the setting accuracy. The Adjusting elements preferably have pointing to the adjustment of the swash plate complementary Adjustment elements which engage the adjusting surfaces of the swash plate. As a result, an exact and defined investment of each adjusting element at the adjustment surface Given the swash plate, ensuring precise adjustment and maintenance the setting allows is. Preferably, the adjusting elements are spherical pressure elements educated.

Die Halterung zur Anordnung des optischen Elementes ist von einem Gehäuseabschnitt aufgenommen, der bevorzugt lösbar an dem Grundkörper befestigt ist. Dadurch wird eine Trennebene zwischen dem von dem Gehäuseabschnitt aufgenommenen optischen Element und dem die Taumelscheibe aufnehmenden Grundkörper gebildet. Eine solche Trennebene ermöglicht, dass die Einstellung der Taumelscheibe beim Wechsel des optischen Elementes aufrechterhalten bleibt und somit ein schneller Wechsel des optischen Elementes ermöglicht ist.The Holder for the arrangement of the optical element is of a housing portion recorded, the preferred solvable attached to the body is. As a result, a parting plane between that of the housing portion received optical element and the swash plate receiving body educated. Such a separation level allows the setting the swash plate when changing the optical element maintained remains and thus a quick change of the optical element is possible.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das optische Element an dem Gehäuseabschnitt schwimmend gelagert ist und mit einer konstanten Kraft an der Taumelscheibe anliegt. Diese schwimmende Lagerung ermöglicht, dass die auf das optische Element wirkende Kraft bei veränderten Einstellungen beibehalten wird.To a further advantageous embodiment of the invention is provided in that the optical element is mounted in a floating manner on the housing section is and rests with a constant force on the swash plate. This floating storage allows that the force acting on the optical element changed at Settings is retained.

Die Halterung des optischen Elementes ist bevorzugt axial verschiebbar zum Gehäuseabschnitt vorgesehen, der an dem Grundkörper befestigt ist. Dadurch wird die Stellbewegung der Taumelscheibe in einfacher Weise bei konstanter Anlagekraft auf das optische Element übertragen.The Holder of the optical element is preferably axially displaceable provided to the housing section, the on the main body is attached. As a result, the adjusting movement of the swash plate in easily transferred to the optical element with constant contact force.

Zur Aufrechterhaltung der Anlagekraft zwischen dem optischen Element und der Taumelscheibe ist parallel zur verschiebbaren Halterung des optischen Elementes vorzugsweise eine Druckübertragungsvorrichtung vorgesehen, welche in oder an dem Gehäuseabschnitt gelagert ist. Dadurch erfolgt eine Koppelung einer zum Gehäuseabschnitt axialen Ver schiebebewegung zwischen der Druckübertragungsvorrichtung und dem optischen Element.to Maintaining the contact force between the optical element and the swash plate is parallel to the sliding bracket the optical element is preferably provided a pressure transmission device, which in or on the housing section is stored. As a result, a coupling takes place to the housing section axial Ver sliding movement between the pressure transmission device and the optical element.

Die Halterung zur Aufnahme des optischen Elementes umfasst bevorzugt ein membran- oder blattfederartiges Federelement, an dem die Druckübertragungsvorrichtung angreift. Dadurch kann zumindest ein zusätzlicher Freiheitsgrad für eine Ausgleichsbewegung zwischen der Druckübertragungsvorrichtung und der Taumelscheibe gegeben sein, ohne dass eine Anlagekraft zwischen dem optischen Element und der Taumelscheibe erhöht wird. Gleichzeitig werden Verspannungen zwischen der Taumelscheibe des optischen Elementes und deren Halterung verhindert.The Holder for receiving the optical element preferably comprises a membrane or leaf spring-like spring element on which the pressure transmission device attacks. As a result, at least one additional degree of freedom for a compensation movement between the pressure transmission device and the swash plate be given without any investment force between the optical element and the swash plate is increased. At the same time Tensions between the swash plate of the optical element and prevents their support.

Die zur schwimmenden Lagerung des optischen Elementes vorgesehene Druckübertragungsvorrichtung weist bevorzugt ein mit einer Druckfeder beaufschlagbares Druckstück auf, welches an einem zu den Auflageelementen der Taumelscheibe benachbarten Bereich anliegt. Das mit einer Druckfeder beaufschlagbare Druckstück ist in einer Stufenbohrung des Gehäuseabschnittes gelagert, so dass eine Druckbeaufschlagung des Druckstückes durch die Taumelscheibe unmittelbar über das Federelement auf die Halterung des optischen Elementes übertragen wird, so dass wiederum die Anpresskraft zwischen der Hauptfunktionsfläche des optischen Elementes und den Anlageelementen der Taumelscheibe konstant bleibt.The pressure-transmitting device provided for the floating mounting of the optical element preferably has a pressure piece which can be acted upon by a compression spring and bears against a region adjacent to the support elements of the swash plate. The pressurizable with a compression spring pressure piece is mounted in a stepped bore of the housing portion, so that a pressurization of the pressure member by the swash plate directly on the spring element is transferred to the holder of the optical element, so that in turn the contact force between the main functional surface of the optical element and the contact elements of the swash plate remains constant.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine an den Gehäuseabschnitt angeordnete Druckübertragungsvorrichtung und ein an dem Grundkörper angeordnetes Justierelement einander gegenüberliegend angeordnet sind. Dadurch kann eine biegefreie Kraftübertragung sowohl von der Druckübertragungsvorrichtung als auch dem Justierelement auf die Taumelscheibe erfolgen. Bevorzugt ist die Kraftresultierende der Druckübertragungsvorrichtung und des Justierelementes in einer gemeinsamen Achse vorgesehen.A Further advantageous embodiment of the invention provides that one to the housing section arranged pressure transmission device and one on the main body arranged adjusting element are arranged opposite to each other. Thereby can be a bending-free power transmission both from the pressure transmission device as well as the adjustment carried out on the swash plate. Prefers is the force resultant of the pressure transmission device and of the adjusting element provided in a common axis.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird insbesondere zur Aufnahme eines optischen Elementes in einem Hochleistungslaser, insbesondere eines dioden- oder lampengepumpten Hochleistungslasers, eingesetzt, bei dem Strahlleistungen von beispielsweise mehr als 1 kW erzeugt werden, wobei die Strahlleistungen im Resonator in einem Bereich von 50 kW liegen.The inventive device is in particular for receiving an optical element in a High power laser, in particular a diode or lamp pumped Hochleistungslasers, used in the beam powers of, for example more than 1 kW are generated, with the beam powers in the resonator in a range of 50 kW.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:The Invention and further advantageous embodiments and further developments The same will be described below with reference to the drawings Examples closer described and explained. The features to be taken from the description and the drawings can individually for applied to one or more in any combination according to the invention become. Show it:

1 Eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 A schematic sectional view of a device according to the invention,

2 eine schematische Ansicht von oben auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung, 2 a schematic view from above of a device according to the invention,

3a–c schematische Seitenansichten auf eine Taumelscheibe und 3a -C schematic side views on a swash plate and

4 eine schematische Detailansicht eines durch eine Taumelscheibe justierten optischen Elementes. 4 a schematic detail view of an adjusted by a swash plate optical element.

In 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 11 zur Strahlführung eines schematisch dargestellten elektromagnetischen Strahles 12 mit einem optischen Element 14 dargestellt. Die Vorrichtung 11 umfasst einen Grundkörper 16, der beispielsweise auf einer Grundplatte 17 oder auf einem Trägersystem montierbar ist. Der Grundkörper 16 weist an einer Außenseite einen Anschluss 18 für beispielsweise eine weitere Strahlabdeckung auf. Diese ist bevorzugt lösbar zum Grundkörper 16 angeordnet und kann verschiedene Ausführungsformen umfassen. In dem Grundkörper 16 ist bevorzugt eine Blende 19 vorgesehen, welche eine Strahlführungsöffnung 21 in dem Grundkörper 16 begrenzt. Diese Strahlführungsöffnung 21 mündet in eine Aufnahme 22 beziehungsweise eine Vertiefung, in der eine Taumelscheibe 24 zur Justierung des optischen Elementes 14 aufgenommen ist. Die Blende 19 ist über Dichtun gen zum Grundkörper 16 gehalten, da der Grundkörper 16 als auch die Blende 19 wassergekühlt sein können.In 1 is a device according to the invention 11 for beam guidance of a schematically illustrated electromagnetic beam 12 with an optical element 14 shown. The device 11 includes a main body 16 for example, on a base plate 17 or mountable on a carrier system. The main body 16 has a connection on an outside 18 for example, another beam cover on. This is preferably detachable to the main body 16 arranged and may include various embodiments. In the main body 16 is preferably a diaphragm 19 provided, which a beam guiding opening 21 in the main body 16 limited. This beam guide opening 21 flows into a recording 22 or a depression in which a swash plate 24 for adjusting the optical element 14 is included. The aperture 19 is about Dichtun gene to the body 16 kept as the main body 16 as well as the aperture 19 can be water cooled.

Das optische Element 14 ist in einer Halterung 28 angeordnet, welche entlang einer Längsachse 29 des Grundkörpers 16 beziehungsweise der Strahlführungsöffnung 21 verschiebbar von einem Gehäuseabschnitt 31 aufgenommen ist. Dieser Gehäuseabschnitt 31 ist lösbar über eine Schraubverbindung 32 an dem Grundkörper 16 befestigt. An dem Gehäuseabschnitt 31 kann dem Grundkörper 16 gegenüberliegend eine Abdeckung 33 vorgesehen sein. Dadurch ist das optische Element 14 vollständig durch ein Gehäuse, welches zumindest aus dem Grundkörper 16, dem Gehäuseabschnitt 31 und der Abdeckung 33 besteht, geschlossen und lediglich durch die Strahlführungsöffnung 21 zugänglich. Diese kann durch eine Strahlabdeckung geschützt sein, welche zum zumindest einen weiteren optischen Element sich erstreckt. Die geschlossene Anordnung wird beispielsweise durch eine Ansicht von oben auf die Vorrichtung 11 gemäß 2 offensichtlich. Bei einer solchen Anordnung ist das optische Element 14 als Spiegel, wie beispielsweise als Umlenkspiegel oder Rückspiegel, ausgebildet. An dieser Vorrichtung 11 kann des Weiteren auch eine Auskopplung eines elektromagnetischen Strahles aus einem Resonator vorgesehen sein. In einem solchen Fall wird die Abdeckung 33 von dem Gehäuseabschnitt 31 abgenommen, und als optisches Element 14 ist ein Teiltransmissionsspiegel oder Auskoppelspiegel eingesetzt. Die vorgenannten optischen Elemente können beispielsweise als Quarzglas ausgebildet sein.The optical element 14 is in a holder 28 arranged, which along a longitudinal axis 29 of the basic body 16 or the beam-guiding opening 21 displaceable by a housing section 31 is included. This housing section 31 is detachable via a screw connection 32 on the body 16 attached. On the housing section 31 can the basic body 16 opposite a cover 33 be provided. This is the optical element 14 completely by a housing, which at least from the main body 16 , the housing section 31 and the cover 33 exists, closed and only through the beam-guiding opening 21 accessible. This can be protected by a jet cover, which extends to at least one further optical element. The closed arrangement, for example, by a view from above of the device 11 according to 2 obviously. In such an arrangement, the optical element 14 as a mirror, such as a deflection mirror or rearview mirror formed. At this device 11 Furthermore, a decoupling of an electromagnetic beam from a resonator can be provided. In such a case, the cover will 33 from the housing section 31 removed, and as an optical element 14 a partial transmission mirror or Auskoppelspiegel is used. The aforementioned optical elements may be formed, for example, as quartz glass.

Die Taumelscheibe 24 ist erfindungsgemäß für eine Wellenlänge des zu führenden elektromagnetischen Strahles aus transparentem Material ausgebildet. Dadurch wird erzielt, dass eine Streuung des elektromagnetischen Strahles am optischen Element 14 die Taumelscheibe 24 nicht erwärmt. Ein thermischer Verzug beziehungsweise eine thermische Verformung oder Ausdehnung ist somit prinzipbedingt ausgeschlossen. Dadurch ist eine Kühlung der Taumelscheibe 24 nicht erforderlich.The swash plate 24 is formed according to the invention for a wavelength of the leading to electromagnetic beam of transparent material. This achieves that a scattering of the electromagnetic beam at the optical element 14 the swash plate 24 not heated. A thermal distortion or a thermal deformation or expansion is thus excluded by principle. This is a cooling of the swash plate 24 not mandatory.

Die Taumelscheibe 24 wird über Justierelemente 36, welche in 4 näher dargestellt sind, in der Aufnahme 22 positioniert. Die Lage und Ausrichtung der Taumelscheibe 24 wird über daran angeordnete Anlageelemente 38 auf eine Hauptfunktionsfläche 39 des optischen Elementes 14 übertragen.The swash plate 24 is about adjusting elements 36 , what a 4 are shown in more detail in the recording 22 positioned. The location and orientation of the swash plate 24 is about arranged thereon investment elements 38 on a main functional area 39 of the optical element 14 transfer.

In 3a ist eine Seite der Taumelscheibe 24 näher dargestellt. An dieser Seite, welche in einer Gebrauchslage den Justierelementen 36 in der Aufnahme 22 zugeordnet ist, sind Justierflächen 41 vorgesehen, welche beispielsweise als rinnen- oder V-förmige Vertiefungen ausgebildet sind. Die Justierflächen 41 sind jeweils um 90° versetzt zueinander angeordnet. In diese Justierflächen 41 greift jeweils ein Justierelement 36 ein. Dadurch kann die Lage der Taumelscheibe 24 relativ zur Vorrichtung 11 eingestellt werden. Diese Justierflächen 41 grenzen an eine Strahldurchtrittsöffnung 25 der Taumelscheibe 24 beziehungsweise der Strahldurchtrittsöffnung 21 des Grundkörpers 16 an.In 3a is one side of the swash plate 24 shown in more detail. On this side, which in a position of use the Justierelementen 36 in the recording 22 is assigned, are Justierflächen 41 provided, which are formed for example as a channel or V-shaped depressions. The adjustment surfaces 41 are each offset by 90 ° to each other. In these adjustment surfaces 41 each engages an adjustment 36 one. This can change the location of the swash plate 24 relative to the device 11 be set. These adjustment surfaces 41 borders on a beam passage opening 25 the swash plate 24 or the beam passage opening 21 of the basic body 16 at.

In 3b ist eine Seitenansicht der Taumelscheibe 24 gemäß 3a dargestellt. Eine Einbuchtung 42 dient zur Lagefixierung der Taumelscheibe 24 in der Aufnahme 22 bei einem Wechsel des optischen Elementes 14. Dadurch wird ein Herausfallen der Taumelscheibe 24 bei einem Wechsel des optischen Elementes 14 verhindert.In 3b is a side view of the swash plate 24 according to 3a shown. A dent 42 serves to fix the position of the swash plate 24 in the recording 22 when changing the optical element 14 , This will cause the swash plate to fall out 24 when changing the optical element 14 prevented.

In 3c ist eine Ansicht auf die Taumelscheibe 24 dargestellt. An die Strahlführungsöffnung 25 angrenzend sind die Anlageelemente 38 ausgebildet. Diese können als Kugelflächen oder Segmente eines Torusringes ausgebildet sein. Diese Anlageelemente 38 liegen an der Hauptfunktionsfläche 39 des optischen Elementes 14 an. Es genügt dabei, dass diese Anlageelemente 38 nur geringfügig gegenüber einer daran angrenzenden Fläche 43 der Taumelscheibe 24 erhöht sind (3b). Dadurch können sowohl ebene, konkave als auch konvexe Hauptfunktionsflächen 39 des optischen Elementes 14 zur Anlage kommen und einjustiert werden.In 3c is a view of the swash plate 24 shown. To the beam-guiding opening 25 adjacent are the investment elements 38 educated. These can be designed as spherical surfaces or segments of a torus ring. These investment elements 38 lie on the main functional area 39 of the optical element 14 at. It is sufficient that these investment elements 38 only slightly opposite to an adjacent surface 43 the swash plate 24 are increased ( 3b ). This allows both flat, concave and convex main functional surfaces 39 of the optical element 14 come to the plant and be adjusted.

In 4 ist eine vergrößerte Darstellung einer in dem Grundkörper 16 angeordneten Taumelscheibe 24 mit einem optischen Element 14 dargestellt, welches schwimmend zum Gehäuseabschnitt 31 gelagert ist. Durch eine solche schwimmende Lagerung des optischen Elementes 14 kann dieses mit einer definierten und nahezu konstanten Kraft gegen die Taumelscheibe 24 gedrückt und fixiert werden. Bei unterschiedlichen Justierungen bleibt diese konstante Kraft aufrechterhalten, so dass Spannungsspitzen oder Drucküberhöhungen nicht auf oder in das optische Element 14 eingebracht werden.In 4 is an enlarged view of one in the body 16 arranged swash plate 24 with an optical element 14 shown, which floating to the housing section 31 is stored. By such a floating mounting of the optical element 14 This can be done with a defined and almost constant force against the swash plate 24 be pressed and fixed. With different adjustments, this constant force is maintained, so that voltage peaks or pressure peaks not on or in the optical element 14 be introduced.

Die Taumelscheibe 24 wird über die Justierelemente 36 in der Aufnahme 22 lagefixiert. Das Justierelement 36 ist als Justierschraube oder Spindel vorgesehen, welche an einem zur Taumelscheibe 24 weisenden Ende ein kugelförmiges Druckelement oder Einstellelement 45 aufweist. Dieses Einstellelement 45 ist vorzugsweise an die Justierfläche 41 angepasst. Dadurch kann eine Ausrichtung in radialer Richtung als auch in axialer Richtung erfolgen. Die Taumelscheibe 24 wird somit ausschließlich durch die drei Justierelemente 36 aufgenommen und in der Aufnahme 22 gehalten, ohne dass es dabei zu einer weiteren Anlage in der Aufnahme 22 kommt. Dadurch ist die Taumelscheibe 24 über einen Luftspalt zur Aufnahme 22 positioniert, welcher eine thermische Isolation bildet.The swash plate 24 is about the adjustment elements 36 in the recording 22 fixed in position. The adjustment element 36 is provided as an adjusting screw or spindle, which at one to the swash plate 24 pointing end a spherical pressure element or adjustment 45 having. This adjusting element 45 is preferably to the adjustment surface 41 customized. This can be done in the radial direction as well as in the axial direction. The swash plate 24 is thus exclusively by the three adjusting elements 36 taken and in the recording 22 held, without causing a further attachment in the recording 22 comes. This is the swash plate 24 via an air gap for recording 22 positioned, which forms a thermal insulation.

Zwischen der Taumelscheibe 24 und dem Grundkörper 16 einerseits und dem Gehäuseabschnitt 31 und optischen Element 14 andererseits ist eine Trennebene gebildet, die einen einfachen Austausch des optischen Elementes 14 ermöglicht und eine konstante Anlagekraft an der Taumelscheibe 24 sicherstellt. Die Halterung 28 des optischen Elementes 14 ist durch eine Gleitführung 47 in dem Gehäuseabschnitt 31 angeordnet. Durch ein Federelement 49, welches membran- oder blattfederartig ausgebildet sein kann, ist die Halterung 28 mit einer Druckübertragungsvorrichtung 51 bewegungsgekoppelt, welche in oder an dem Gehäuseabschnitt 31 gelagert ist. Die Druckübertragungsvorrichtung 51 umfasst ein an der Taumelscheibe 24 anliegendes Druckstück 53, welches in einer Bohrung 54, insbesondere Stufenbohrung des Gehäuseabschnitts 31, über eine Druckfeder 56 verschiebbar gelagert ist. Eine Axialbewegung des Druckstückes 53 wird unmittelbar durch einen Stößel 57 auf das Federelement 49 übertragen. Durch dies Anordnung wird somit bewirkt, dass eine Lageänderung der Taumelscheibe 24 sowie des Bereiches 43 der Taumelscheibe 24 eine Auslenkung des Druckstückes 53 und somit eine gleichwirkende Axialbewegung der Halterung 28 bewirkt, wodurch ermöglicht ist, dass die an der Hauptfunktionsfläche 39 des optischen Elementes 14 anliegenden Anlageelemente 38 der Taumelscheibe 24 mit konstanter Kraft anliegen.Between the swash plate 24 and the body 16 on the one hand and the housing section 31 and optical element 14 On the other hand, a parting plane is formed, which allows easy replacement of the optical element 14 allows and a constant contact force on the swash plate 24 ensures. The holder 28 of the optical element 14 is through a sliding guide 47 in the housing section 31 arranged. By a spring element 49 , which may be formed like a membrane or leaf spring, is the holder 28 with a pressure transmission device 51 motion coupled, which in or on the housing portion 31 is stored. The pressure transmission device 51 includes one on the swash plate 24 fitting pressure piece 53 which is in a hole 54 , in particular stepped bore of the housing section 31 , via a compression spring 56 is slidably mounted. An axial movement of the pressure piece 53 is directly by a pestle 57 on the spring element 49 transfer. This arrangement thus causes a change in position of the swash plate 24 as well as the area 43 the swash plate 24 a deflection of the pressure piece 53 and thus an equivalent axial movement of the holder 28 causes, which makes possible that at the main functional area 39 of the optical element 14 adjacent plant elements 38 the swash plate 24 abut with constant force.

Zur Vermeidung von Biegespannungen ist bevorzugt vorgesehen, dass ein Justierelement 36 unmittelbar einer Druckübertragungsvorrichtung 51 gegenüberliegend angeordnet ist. Dadurch kann während der Justierung des optischen Elementes 14 eine verkippungs- oder momentenfreie, konstante Kraft durch die Taumelscheibe 24 auf die Hauptfunktionsfläche 39 des optischen Elementes 14 übertragen werden.To avoid bending stresses is preferably provided that an adjusting element 36 directly a pressure transmission device 51 is arranged opposite. As a result, during the adjustment of the optical element 14 a tilting or torque-free, constant force through the swash plate 24 on the main functional area 39 of the optical element 14 be transmitted.

Eine solche Vorrichtung wird insbesondere in einem Resonator eines Festkörperlasers als sogenannte Resonatorspiegelhalterung für Hochleistungslasersysteme, wie beispielsweise dioden- oder lampengepumpte Lasersysteme, eingesetzt.A such device is used in particular in a resonator of a solid-state laser as a so-called resonator mirror mount for high-power laser systems, such as diode or lamp pumped laser systems used.

Alle vorgenannten Merkmale sind jeweils für sich erfindungswesentlich und können beliebig miteinander kombinierbar sein.All The aforementioned features are each essential to the invention and can be combined with each other as desired.

Claims

Device for beam guidance of an electroma magnetic beam ( 12 ), in particular a laser beam, with at least one optical element ( 14 ), which is a basic body ( 16 ) having a beam guiding opening ( 21 ) to the optical element ( 14 ), with one on the base body ( 16 ) arranged housing section ( 31 ), the optical element ( 14 ) and with a swash plate ( 24 ), which the optical element ( 14 ) positioned in a position of use, characterized in that the swash plate ( 24 ) of one for the wavelength of the leading to electromagnetic radiation ( 12 ) is formed transparent material.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the swash plate ( 24 ) is made of a quartz glass, glass ceramics, sapphires or crystals.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the swash plate ( 24 ) Investment elements ( 38 ), which on one to the optical element ( 14 ) facing side of the swash plate ( 24 ) are arranged.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the swash plate ( 24 ) a beam passage opening ( 25 ) which is smaller than the optical element ( 14 ) is formed and to the beam passage opening ( 25 ) adjacent investment elements ( 38 ), on which the optical element ( 14 ) with its main functional area ( 39 ) at least partially.

Device according to claim 3 or 4, characterized in that the abutment elements ( 38 ) Comprise segments of a torus ring or are designed as spherical surfaces, wherein preferably three abutment elements ( 38 ) are formed distributed over the circumference.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the swash plate ( 24 ) on one side at least one adjustment surface ( 61 ), preferably three offset by 90 ° to each other arranged adjusting surfaces ( 41 ), which in particular formed as a channel-shaped or V-shaped recess and radially to the longitudinal axis ( 29 ) of the beam passage opening ( 21 . 25 ) is aligned.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the basic body ( 16 ) a recording ( 22 ), in which the swash plate ( 24 ) can be used, wherein the Justierflächen ( 41 ) of the swash plate ( 24 ) to the base area ( 23 ) of the recording ( 22 ) and on adjusting elements ( 36 ), which of the base area ( 23 ) assigned.

Apparatus according to claim 7, characterized in that the adjusting elements ( 36 ) perpendicular to the base ( 23 ) of the recording ( 22 ) are aligned and adjustable and with a relative to the base ( 23 ) to the adjustment surface ( 41 ) complementarily formed adjusting element ( 45 ), in particular a spherical pressure piece, are formed.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical element ( 14 ) receiving housing section ( 31 ) detachable to the main body ( 16 ) and between the optical element ( 14 ) and the swash plate ( 24 ) a dividing plane is formed.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical element ( 14 ) on the housing section ( 31 ) is floating.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the holder ( 28 ) of the optical element ( 14 ) to the housing section ( 31 ) Is arranged axially displaceable.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the holder ( 28 ) with a on the housing section ( 31 ) provided pressure transmission device ( 51 ), wherein the pressure transmission device ( 51 ) at one of the investment elements ( 38 ) adjacent area ( 43 ) of the swash plate ( 24 ) attacks.

Apparatus according to claim 12, characterized in that the holder ( 28 ) of the optical element ( 14 ) a spring element ( 49 ), on which the pressure transmission device ( 51 ) attacks.

Apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that the pressure transmission device ( 51 ) in a bore ( 54 ) of the housing section ( 31 ) coaxial with the longitudinal axis ( 29 ) of the basic body ( 16 ) is aligned axially movable and preferably one with a compression spring ( 56 ) acted upon pressure piece ( 53 ), so that an axial movement of the swash plate ( 24 ) on the holder ( 28 ) of the optical element ( 14 ) or on to the bracket ( 28 ) arranged spring element ( 49 ) is transferable.

Device according to one of claims 11 to 14, characterized in that the of the housing portion ( 31 ) recorded pressure transmission device ( 51 ) and one of the main body ( 16 ) received adjusting element ( 36 ) are arranged opposite one another, preferably lying in a common axis.