DE1614602C3

DE1614602C3 - Optical transmitter

Info

Publication number: DE1614602C3
Application number: DE19671614602
Authority: DE
Inventors: Viktor 8022 Gruenwald Baumgartner; Dieter Dipl.-Phys.Dr. 8000 Muenchen Roess
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-09-15
Filing date: 1967-09-15
Publication date: 1975-05-22
Also published as: DE1614602A1; DE1614602B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen Sender für kohärente Strahlung (Laser), bei dem sowohl die Anregungslichtquelle als auch das stabförmige stimulierbare Medium jeweils zwischen dem Scheitel und dem Brennpunkt längs der großen Achse eines der optischen Anregung dienenden rotationselliptischen Hohlspiegels angeordnet sind, der an den Hohlspiegelscheiteln konzentrisch zur großen Achse, die zugleich die Rotationsachse ist, Flansche aufweist, die der Halterung bzw. Zentrierung der Anregungsiichtquelle bzw. des stimulierbaren Mediums dienen, bei dem ferner sich das stabförmige stimulierbare Medium und die Anregungslichtquelle innerhalb eines Kühlsystems befindet, in das der ihm zugehörige Flansch einbezogen und hierzu mit einem für den Zu- bzw. Abfluß des Kühlmittels dienenden Anschlußstutzen ausgerüstet ist, und bei dem der Flansch für die Anregungslichtquelle am Hohlspiegelscheitel in zwei zur großen Achse des Hohlspiegels und zueinander konzentrische für die Anregungsstrahlung durchlässige Kühlrohre übergeht, nach The invention relates to an optical transmitter for coherent radiation (laser), in which both the excitation light source and the rod-shaped stimulable medium each between the vertex and the focal point along the major axis of an elliptical of revolution serving for optical excitation Concave mirror are arranged on the concave mirror vertices concentric to the major axis, which at the same time is the axis of rotation, has flanges that support or center the excitation light source or serve of the stimulable medium, in which furthermore the rod-shaped stimulable medium and the excitation light source is located within a cooling system, in which the flange belonging to it is included and for this purpose with one for the inflow and outflow of the coolant serving connection piece is equipped, and in which the flange for the excitation light source on the crown of the concave mirror merges into two cooling tubes which are concentric to the major axis of the concave mirror and which are concentric for the excitation radiation, according to

ίο Hauptpatent 1 564 685.ίο main patent 1 564 685.

Bei der Anordnung nach dem Hauptpatent, die ein getrenntes Kühlsystem für das stimulierbare Medium und die Anregungsiichtquelle aufweist, ist das äußere Rohr am freien Ende geschlossen und das innere, kürzere Rohr an seinem freien Ende offen. Der Flansch weist zwei Anschlußstutzen für die Zu- bzw. Abfuhr der Kühlmittel auf, von denen der eine durch das äußere Rohr hindurch mit dem inneren Rohr und der andere mit dem äußeren Rohr verbunden ist.In the arrangement according to the main patent, which has a separate cooling system for the stimulable medium and the excitation light source, the outer tube is closed at the free end and the inner, shorter one Tube open at its free end. The flange has two connecting pieces for the supply and discharge of the Coolant on, one of which passes through the outer tube to the inner tube and the other is connected to the outer tube.

Durch den Aufsatz »Room-Temperature CW Ruby Laser« von Dieter R ö ß in »Microwaves«, April 1965, S. 29 bis 33, ist ebenfalls ein optischer Sender (Laser) mit einem rotationselliptischen Hohlspiegel bekannt, in dessen Hauptachse auf der einen Hohlspiegelscheitel-Through the article "Room-Temperature CW Ruby Laser" by Dieter R ö ß in "Microwaves", April 1965, P. 29 to 33, an optical transmitter (laser) with a rotational elliptical concave mirror is also known in its main axis on the one concave mirror apex

2s seite ein stabförmiges stimulierbares Medium und auf der anderen Hohlspiegelscheitelseile eine stabförmige Impulsanregungslichtquelle angeordnet ist und bei dem auf Seiten der Hohlspiegelscheitcl zur Hauptachse konzentrisch angeordnete Flansche vorgesehen sind, die der Halterung und Zentrierung der Anregungslichtquelle bzw. des stimulierbaren Mediums dienen. Die Anregungsiichtquelle und das stimulierbare Medium befinden sich innerhalb eines das Kühlmittel führenden Rohres des Kühlsystems, in das der ihm zugehörige Flansch einbezogen ist und hierzu mit einem für die Zu- bzw. Abfuhr des Kühlmittels dienenden Anschlußstutzen ausgerüstet ist.2s side a rod-shaped stimulable medium and on the other concave mirror vertex ropes a rod-shaped pulse excitation light source is arranged and in which on the side of the Hohlspiegelscheitcl to the main axis concentrically arranged flanges are provided, which serve to hold and center the excitation light source or the stimulable medium. the The excitation light source and the stimulable medium are located within a coolant carrying one The pipe of the cooling system, in which the flange belonging to it is included and for this purpose with a or discharge of the coolant serving connection piece is equipped.

Bei derartigen, vorzugsweise mit flüssigen Kühlmitteln gekühlten optischen Sendern (Laser), ist es für eine einfache Auswechslung der stabförmigen Anregungslichtquelle zweckmäßig, beide Elektroden der Anregungslichtquelle von einer Seite her zu kontaktieren. Dabei ergibt sich ein geringer mechanischer Abstand der einen Elektrode zu den auf Masse liegenden Teilen, für den die Spannungsfestigkeit der Wasserisolationsstrecke zu gering ist, um die Zündung der Lampe bei der vorzugsweise verwendeten Überlagerungszündung zu ermöglichen. Es wäre an sich möglich, zur Isolation gegen die Zündspannung die Anode der Lampe mit einem aushärtenden Kunststoff, beispielsweise aus zwei Komponenten, zu vergießen. Dabei könnten jedoch unerwünschte Wärmestauungen an der eingegossenen Elektrode auftreten. Ferner würden dadurch Lampe und Halterung, die Bauteile unterschiedlicher Lebensdauer sind, zu einer unlösbaren Einheit verbunden.With such optical transmitters (lasers), preferably cooled with liquid coolants, it is for one simple replacement of the rod-shaped excitation light source expedient, both electrodes of the excitation light source to contact from one side. This results in a small mechanical distance one electrode to the grounded parts, for the dielectric strength of the water insulation section is too low to ignite the lamp in the case of the superimposed ignition which is preferably used to enable. It would in itself be possible to use the anode of the lamp for insulation against the ignition voltage to cast a hardening plastic, for example made of two components. However, doing this could be undesirable Heat build-up occurs on the cast-in electrode. This would also make a lamp and holder, which are components with different lifespans, are connected to form an inseparable unit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, flüssigkeitsgekühlte optische Sender (Laser) hinsichtlich dieser Schwierigkeiten zu verbessern.The invention is based on the object of liquid-cooled to improve optical transmitters (lasers) with regard to these difficulties.

Ausgehend von einem optischen Sender für kohärente Strahlung (Laser) der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß das äußere der beiden Kühlrohre sich über die gesamte Länge der Hohlspiegelachse erstreckt und die Anregungsiichtquelle und das stimulierbare Medium gemeinsam umschließt, und daß das innere Rohr lediglich die Anregungslichtquelle umschließend angeordnet ist, derart, daß in der Umgebung ihres nicht geerdeten Anodenanschlusses das Kühlmittel auf beiden SeitenStarting from an optical transmitter for coherent radiation (laser) of the type mentioned above This object is achieved according to the invention in such a way that the outer of the two cooling tubes extends over the extends the entire length of the concave mirror axis and the excitation light source and the stimulable medium jointly encloses, and that the inner tube is only arranged to enclose the excitation light source is such that in the vicinity of its ungrounded anode connection the coolant on both sides

des inneren Rohres entgegengesetzte Strömungsrichtung hat, wobei der Strömungsweg mindestens gleich derjenigen Strecke gewählt ist, die noch eine Isolation im Hinblick auf die Leitfähigkeit des Kühlmittels gewährleistet. of the inner tube has opposite flow direction, the flow path being at least the same that route is selected that still ensures insulation with regard to the conductivity of the coolant.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Anregungslichtquelle und das innere Rohr auswechselbar, vorzugsweise steckbar, ausgebildet sind.It is advantageous if the excitation light source and the inner tube are exchangeable, preferably pluggable, are formed.

In vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes bilden Anregungslichtquelle und das darauf ab- ro gestimmte äußere und innere Rohr eine auswechselbare Einheit.In an advantageous further development of the subject matter of the invention, the excitation light source and that on it form an abro Tuned outer and inner tube an interchangeable unit.

Als Anregungslichtquelle wird vorzugsweise eine Blitzlampe gewählt und als Kühlmittel Wasser, insbesondere deionisiertes oder destilliertes Wasser verwendet. A flash lamp is preferably selected as the excitation light source and water, in particular water, as the coolant Deionized or distilled water is used.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei sind lediglich ein Teil des Ellipsoids und die innerhalb des scheitelseitigen Flansches eingesetzte Anregungslichtquelle dargestellt.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment shown in the figure. Only part of the ellipsoid and the part inside the apex flange are used here Excitation light source shown.

In der Halbschale 1 des Ellipsoids ist in der scheitelseitigen konzentrischen Öffnung eine Kalotte 5 eingesetzt, durch die die als Blitzlampe ausgebildete Anregungslichtquelle 2 in den Anregungshohlspiegel 1 hineinragt. Die Blitzlampe 2 ist in dem Flansch 6, welcher scheitelseitig auf die Ellipsoid-Halbschale 1 aufgeschraubt ist, gehaltert. Zwischen der Kalotte 5 und dem Flansch 6 ist eine umlaufende Dichtung 8 eingefügt. An der dem Spiegelinnern zugewendeten Seite ist die Kalotte 5 mit einem umlaufenden treppenförmigen Absatz versehen, in dem das die Anregungslichtquelle und das stimulierbare Medium umschließende äußere Rohr 3 eingesetzt ist. Der Kathodenanschluß der Blitzlampe zu der im Bereich innerhalb des Spiegels liegenden Kathode erfolgt über zwei Bügel 10, welche durch die Öffnung der Kalotte 5 herausgeführt und mit den im Flansch 6 befindlichen Anschlußteilen verbunden sind. Die auf Masse liegende Kathode ist mit einem Kontaktüberwurf 12 versehen. Erfindungsgemäß ist nun innerhalb des Rohres 3 ein weiteres, lediglich die Anregungslichtquelle 2 in der Umgebung des nicht geerdeten Anodenanschlusses 13 umschließendes inneres Rohr 4 angeordnet. Durch dieses innere Rohr 4 wird der Kühlmittelstrom derart geführt, daß das Kühlmittel in der Umgebung des Anodenanschlusses 13 der Anregungslichtquelle auf beiden Seiten des Rohres entgegengesetzte Strömungsrichtung hat. Das das äußere Rohr 3 in axialer Richtung vom stimulierbaren Medium zur Blitzlampe 2 hin durchströmende Kühlmittel strömt zunächst im Innern des inneren Rohres 4 an der Blitzlampe vorbei, wird am Ende des inneren Rohres 4 umgelenkt und strömt in entgegengesetzter Richtung außen am inneren Rohr 4 zurück und wird danach über den am Flansch 6 befindlichen Stutzen 7 abgeführt. Somit wird eine gute Kühlung der Blitzlampe erreicht und eine ausreichende elektrische Spannungsfestigkeit, die ein sicheres Zünden der Blitzlampe gewährleistet.In the half-shell 1 of the ellipsoid, a dome 5 is inserted in the concentric opening on the apex, through which the excitation light source 2, designed as a flash lamp, protrudes into the excitation concave mirror 1. The flash lamp 2 is in the flange 6, which is screwed onto the ellipsoidal half-shell 1 on the apex is held. A circumferential seal 8 is inserted between the spherical cap 5 and the flange 6. At the side facing the inside of the mirror is the dome 5 with a circumferential step-shaped shoulder provided, in which the excitation light source and the stimulable medium enclosing the outer tube 3 is used. The cathode connection of the flash lamp to the cathode lying in the area inside the mirror takes place via two brackets 10, which lead out through the opening of the dome 5 and with the im Flange 6 located connection parts are connected. The grounded cathode has a contact cap 12 provided. According to the invention there is now another, only the excitation light source within the tube 3 2 in the vicinity of the ungrounded anode connection 13 enclosing inner Tube 4 arranged. The coolant flow is guided through this inner tube 4 in such a way that the coolant Opposite in the vicinity of the anode connection 13 of the excitation light source on both sides of the tube Has direction of flow. That the outer tube 3 in the axial direction of the stimulable medium Coolant flowing through to the flash lamp 2 initially flows inside the inner tube 4 on the flash lamp past, is deflected at the end of the inner tube 4 and flows in the opposite direction on the outside of the inner tube 4 and is then discharged via the nozzle 7 located on the flange 6. Consequently a good cooling of the flashlamp is achieved and a sufficient dielectric strength, the a safe ignition of the flash lamp is guaranteed.

Lampen verschiedener Durchmesser und darauf abgestimmte äußere und innere Rohre werden in vorteilhafter Weise als steckbare, leicht auswechselbare Einheit ausgebildet. Als Kühlflüssigkeit verwendet man vorzugsweise Wasser, insbesondere deionisiertes oder destilliertes Wasser.Lamps of different diameters and matching outer and inner tubes become more advantageous Way designed as a pluggable, easily replaceable unit. One uses as a coolant preferably water, especially deionized or distilled water.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Optical transmitter for coherent radiation (laser), in which both the excitation light source as also the rod-shaped stimulable medium in each case between the vertex and the focal point longitudinally the major axis of an elliptical of revolution used for optical excitation. Concave mirror arranged are, the one at the concave mirror vertices concentric to the major axis, which is also the axis of rotation is, has flanges that support or center the excitation light source or the Serve stimulable medium, in which also the rod-shaped stimulable medium and the excitation light source is located within a cooling system, in which the associated flange is included and for this purpose equipped with a connection piece serving for the inflow and outflow of the coolant is, and in which the flange for the excitation light source on the concave mirror is in two for major axis of the concave mirror and concentric to each other for the excitation radiation permeable Cooling pipes passes, according to main patent 1564 685, characterized in that the outer (3) of the two cooling tubes (3, 4) extends over the entire length of the concave mirror axis and the excitation light source (2) and the stimulable medium together and that the inner tube (4) is arranged surrounding the excitation light source in such a way that in the vicinity its ungrounded anode connection (13) the coolant on both sides of the inner Tube (4) has opposite flow direction, the flow path being at least the same that route is selected that still has an insulation with regard to the conductivity of the coolant guaranteed.

2. Optical transmitter according to claim 1, characterized in that the excitation light source (2) and the inner tube (4) are designed to be exchangeable, preferably pluggable.

3. Optical transmitter according to claim 1 or 2, characterized in that the excitation light source (2) and the matching outer (3) and inner tube (4) form an exchangeable unit.

4. Optical transmitter according to one of the preceding claims, characterized in that the The excitation light source (2) is a flash lamp.

5. Optical transmitter according to one of the preceding claims, characterized in that the The coolant is water, especially deionized or distilled water.