DE1614659C

DE1614659C - Optical transmitter

Info

Publication number: DE1614659C
Application number: DE19671614659
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Phys Dr rer nat 8000 München Roß
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-11-28
Filing date: 1967-11-28
Publication date: 1973-06-20

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen optischenThe invention relates to an optical

ίο Sender (Laser) mit einem das stabförmige stimulierbare Medium (Laserstab) zentrisch umgebenden lichtdurchlässigen engen Kühlrohr, das von einem Kühlmittel durchströmt ist, mit einer Anregungslichtquelle und einem das Anregungslicht auf das stimulierbare Medium sammelnden Hohlspiegel (Rotationsellipsoid) sowie mit einer Justiervorrichtung für das stimulierbare Medium und/oder die Anregungslichtquelle. ίο Transmitter (laser) with a rod-shaped stimulable Medium (laser rod) centrally surrounding translucent narrow cooling tube, which is from a Coolant is flowed through, with an excitation light source and an excitation light on the stimulable Medium collecting concave mirror (rotation ellipsoid) as well as with an adjustment device for the stimulable medium and / or the excitation light source.

Bei optischen Sendern dieser Art wird eine besonders intensive Kühlung dann erreicht, wenn Rohre relativ kleinen Durchmessers verwendet werden, weil bei diesen eine hohe Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels gegeben ist. Bei Rohren relativ kleinen Durchmessers besteht jedoch die latente Gefahr, daß der zum Zweck der Justierung beweglich gelagerte Laserstab bzw. die Anregungslichtquelle beim Justiervorgang gegen das Rohr stößt und dieses zerstört. Diese Schwierigkeiten werden bei Verwendung von Lampen mit einem seitlichen Abzugstutzen besonders groß.With optical transmitters of this type, particularly intensive cooling is achieved when pipes relatively small diameter can be used because they have a high flow rate of the Coolant is given. With tubes of relatively small diameter, however, there is the latent risk that the laser rod mounted movably for the purpose of the adjustment or the excitation light source during the adjustment process hits the pipe and destroys it. These difficulties are encountered when using Lamps with a side vent, especially large.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen optischen Sender der einleitend beschriebenen Art eine Lösung für den konstruktiven Aufbau anzugeben, mit dessen Hilfe sich die vorstehend genannten Schwierigkeiten in einfacher Weise beseitigen lassen.The invention is based on the object described in the introduction for an optical transmitter Art to specify a solution for the structural design, with the help of which the above-mentioned Have difficulties eliminated in a simple manner.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Kühlrohr im schwenkbaren Teil der Justiereinrichtung zusammen mit dem von ihm umschlossenen Bauteil, und zwar dem Laserstab oder der Anregungslichtquelle, gehaltert ist.This object is achieved according to the invention in that the cooling tube in the pivotable part of the Adjusting device together with the component enclosed by it, namely the laser rod or the excitation light source, is supported.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei relativ kleinem Durchmesser des Kühlrohres die räumlichen Abmessungen einer aus Kühlrohr und Anregungslichtquelle bzw. Laserstab bestehenden Baueinheit sich in der Regel noch innerhalb solcher Grenzen bewegen, daß der für die Justierbarkeit einer solchen Baueinheit erforderliche Bewegungsraum ohne weiteres gewährleistet ist. Der Erfindungsgegenstand ermöglicht also eine sichere und gefahrlose Justierung von Laserstab bzw. Anregungslichtquelle innerhalb des Spiegelsystems, ohne daß hierfür von der lichten Weite des Kühlrohres auf Kosten der Kühlung gewisse Mindestabmessungen gefordert werden müssen.The invention is based on the knowledge that with a relatively small diameter of the cooling tube spatial dimensions of a cooling tube and excitation light source or laser rod Unit usually move within such limits that the adjustability of a such structural unit required movement space is readily guaranteed. The subject of the invention thus enables a safe and safe adjustment of the laser rod or excitation light source within the mirror system, without this having to do with the inside diameter of the cooling tube at the expense of Cooling certain minimum dimensions must be required.

In diesem Zusammenhang ist es sinnvoll, die Anregungslichtquelle und/oder den Laserstab zusammen mit dem sie umgebenden Kühlrohr wenigstens einseitig durch eine entsprechend bemessene Öffnung in der Wandung des Spiegelsystems hindurch nach außen zu führen und hier in der gewünschten gegenseitigen räumlichen Zuordnung im schwenkbaren Teil der Justiervorrichtung zu haltern.In this context, it makes sense to combine the excitation light source and / or the laser rod with the cooling tube surrounding it at least on one side through a correspondingly dimensioned opening in the wall of the mirror system through to the outside and here in the desired mutual to keep spatial assignment in the pivotable part of the adjustment device.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit einem rotationselliptischen Spiegelsystem sind die den Laserstab und/oder die Anregungslichtquelle umgebenden Kühlrohre gegen den Innenraum des Spicgelsystems hin offen.In a preferred embodiment with a rotationally elliptical mirror system are the Laser rod and / or the excitation light source surrounding cooling tubes against the interior of the Spicgelsystems open.

In den Anwendungsfällen, in denen die Spiegelwandung mit dem Kühlmittel nicht in Berührung kommen soll, ist es vorteilhaft, den Laserstab und die Anregungslichtquelle einschließlich der sie umgebenden Kühlrohre von einem gegen das Spiegelsystem abgedichteten, ein lichtdurchlässiges Teil des Kühlsystems bildendes Führungsrohr zu umgeben. Der Laserstab und die Anregungslichtquelle werden dabei von einem zweifachen Kühlstrom umströmt.In those applications in which the mirror wall should not come into contact with the coolant, it is advantageous to use the laser rod and the Excitation light source including the cooling tubes surrounding it from one against the mirror system sealed, a translucent part of the cooling system forming guide tube to surround. A double cooling flow flows around the laser rod and the excitation light source.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn der Kühlmittelkreislauf im Bereich der beiden Hohlspiegelscheitel, und zwar außerhalb des eigentlichen Hohlspiegelsystems, zu einer Kammer erweitert ist, die über Kanäle sowohl mit dem Raum zwischen Kühlrohr und Anregungslichtquelle bzw. Laserstab als auch mit dem dazu konzentrischen, vom Führungsrohr begrenzten Raum in Verbindung steht, wobei die Kanäle hinsichtlich ihres Öflnungsdurchmessers vorzugsweise so bemessen sind, daß der größere Kühlmittelfluß im Raum zwischen Kühlrohr und Anregungslichtquelle bzw. Laserstab stattfindet. Auf diese Weise erfolgt eine sehr intensive Kühlung von Laserstab und Anregungslichtquelle. It is also advantageous if the coolant circuit in the area of the two concave mirror vertices, and although outside of the actual concave mirror system, it is expanded to form a chamber that has both channels with the space between the cooling tube and the excitation light source or laser rod as well as with the to this concentric, limited by the guide tube space is in connection, the channels with respect to their opening diameter are preferably dimensioned so that the greater coolant flow in the Space between the cooling tube and the excitation light source or laser rod takes place. This is done in this way a very intensive cooling of the laser rod and the excitation light source.

Bei einer stabförmigen Anregungslichtquelle mit einem seitlichen Abzugstutzen ist es günstig, wenn das die Lampe umgebende Kühlrohr hinsichtlich seiner lichten Weite nur geringfügig größer gewählt ist als der Außendurchmesser der Lampe und daß das Kühlrohr sich längs der Lampe lediglich bis in Nähe des Abzugstutzens erstreckt.In the case of a rod-shaped excitation light source with a lateral take-off nozzle, it is advantageous if the cooling tube surrounding the lamp is selected to be only slightly larger in terms of its clearance is than the outside diameter of the lamp and that the cooling tube extends along the lamp only up to in Extends near the trigger nozzle.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments.

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem rotationselliptischen Spiegelsystem, wobei lediglich ein Teil des Ellipsoids und die in einen scheitelseitigen Flansch 7 eingesetzte Anregungslichtquelle 2 dargestellt sind. Der Laserstab ist in analoger Weise in dem zweiten scheitelseitigen Flansch gehaltert und vom Kühl- und Führungsrohr umgeben. In der Halbschale 1 des Ellipsoids ist in der scheitelseitigen konzentrischen Bohrung die Lampe 2 eingesetzt und in einem scheitelseitig auf der Ellipsoid-Halbschale befestigten, beispielsweise aufgeschraubten Flansch, der mit einem Anschlußstutzen 8 zur Zu- bzw. Abfuhr des Kühlmittels versehen ist, in einer isolierenden Lampenhalterung gehaltert. Dabei ist das eine Ende der Lampe in das Rohr 10 eingesetzt, das in den konzentrischen Bohrungen zweier Scheiben 11, 13 geführt ist, die den mit dem Anschlußstutzen in Verbindung stehenden, eine Kammer des Kühlmittelkreisläufe darstellenden Innenraum des Flansches beidseitig abschließen. Mittels der Dichtungen 6, 9, 12, 15 ist der Innenraum des Flansches 7 nach außen und gegen den Anregungsspiegel flüssigkeitsdicht abgedichtet. Die Lampe 2, deren einer Elektrodenanschluß in dem Rohr 10 nach außen geführt und deren andere Elektrode an Masse gelegt ist, wird von einem einseitig offenen, lichtdurchlässigen Kühlrohr 4 umschlossen, welches sich bis in die Nähe des Abzugstutzens 3 der Lampe 2 erstreckt und in der inneren Scheibe 13 gehaltert ist. Um die Lampe 2 und das Kühlrohr 4 ist ein weiteres Rohr, nämlich ein Führungsrohr 5 angeordnet, welches zugleich den, in der Fig. 1 nicht dargestellten, Laserstab sowie ein diesen umgebendes Kühlrohr in sich aufnimmt. Die innere Scheibe 13 ist mit Kanälen 14 für das Kühlmittel ausgestattet, wobei die die größeren Öffnungen aufweisenden Kanäle in den Raum innerhalb des Kühlrohres und die die kleineren Öffnungen aufweisenden Kanäle in den Raum zwischen Kühlrohr 4 und Führungsrohr 5 einmünden. Durch diese Ausbildung und Anordnung der Kanäle 14 wird erreicht, daß der größere Teil des Kühlmittels innerhalb des Kühlrohres strömt und somit die Lampe intensiv kühlt. Unter Beibehaltung der guten Kühlwirkung ist für die mit ihren Halterungen starr verbundene Lichtquelle bzw. den Laserstab ein ausreichender Justierspielraum gegeben und eine Gefährdung des Führungsrohres 5 weitestgehend ausgeschlossen. Auch bei einem eventuellen Bruch der Lampe 2 ist das Führungsrohr 5 und damit das Spiegelsystem durch das Kühlrohr 4 geschützt. Es kann auch vorteilhaft sein, die Lampe und den Laserstab innerhalb ihres Kühlrohres abzustützen oder beide Kühlrohre starr oder elastisch miteinander zu verbinden. Die Lichtquelle kann beispielsweise auch so angeordnet werden, daß der Abzugstutzen in einer Erweiterung des Führungsrohres außerhalb des Spiegelsystems liegt. Die in der F i g. 1 nicht dargestellte Justiereinrichtung kann beispielsweise an dem der Lampenhalterung dienenden Rohr 10 befestigt werden. Bei entsprechender Wahl der Dicke und der Elastizität der Dichtungsringe 12, 15 können durch Schwenkbewegungen der Lampe und der mit ihr starr verbundenen Halterung bedingte Abstandsänderungen durch die Dichtungsringe 12, 15 ausgeglichen werden.F i g. 1 shows an embodiment with a rotationally elliptical mirror system, with only a part of the ellipsoid and the excitation light source 2 inserted into an apex flange 7 are shown are. The laser rod is held in an analogous manner in the second crown-side flange and surrounded by the cooling and guide tube. In the half-shell 1 of the ellipsoid is concentric in the apex Hole the lamp 2 inserted and attached in a vertex on the ellipsoid half-shell, for example screwed-on flange with a connection piece 8 for supply or discharge of the coolant is provided, held in an insulating lamp holder. That’s one end the lamp is inserted into the tube 10, which is guided in the concentric bores of two disks 11, 13 is the one with the connection piece in communication, a chamber of the coolant circuits Complete the interior of the flange on both sides. By means of the seals 6, 9, 12, 15, the interior of the flange 7 is sealed off from the outside and from the excitation mirror in a liquid-tight manner. The lamp 2, one electrode connection of which is led to the outside in the tube 10 and the other electrode of which is connected to ground, is guided by a transparent cooling tube 4, which is open on one side enclosed, which extends up to the vicinity of the extraction nozzle 3 of the lamp 2 and in the inner Disc 13 is supported. Around the lamp 2 and the cooling tube 4 is a further tube, namely a guide tube 5 arranged, which at the same time the, in Fig. 1, not shown, laser rod and one of these absorbs surrounding cooling tube. The inner disk 13 is equipped with channels 14 for the coolant, wherein the channels having the larger openings in the space within the cooling tube and the channels having the smaller openings in the space between cooling tube 4 and guide tube 5 merge. This design and arrangement of the channels 14 ensures that the larger part of the coolant flows inside the cooling tube and thus cools the lamp intensively. While maintaining the good cooling effect is for the light source rigidly connected to their brackets or the laser rod is given sufficient adjustment latitude and a risk to the guide tube 5 is largely excluded. Also at a possible breakage of the lamp 2 is the guide tube 5 and thus the mirror system through the Cooling pipe 4 protected. It can also be advantageous to keep the lamp and the laser rod within their cooling tube to support or to connect both cooling pipes rigidly or elastically to one another. The light source can for example also be arranged in such a way that the extraction nozzle is located in an extension of the guide tube outside the mirror system. The one in the F i g. 1 adjusting device, not shown, can for example be used on the lamp holder Tube 10 are attached. With an appropriate choice of the thickness and the elasticity of the sealing rings 12, 15 can be caused by pivoting movements of the lamp and the bracket rigidly connected to it Changes in distance are compensated for by the sealing rings 12, 15.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen in einer schematischen Darstellung verschiedene Ausführungsbeispiele von Kühlanordnungen mit einem rotationselliptischen Spiegelsystem 21, 31, 41, und zwar F i g. 2 eines mit einem durchgehenden, Laserstab 22 und Lampe 23 einschließlich dem jeweiligen Kühlrohr 24, 25 umschließenden Führungsrohr 26, F i g. 3 eines mit zwei getrennten, am freien Ende geschlossenen Führungsrohren 37, 38, und F i g. 4 eines ohne Führungsrohr; das Kühlmittel füllt in diesem Fall auch den Spiegelhohlraum aus.FIGS. 2 to 4 show, in a schematic representation, various exemplary embodiments of Cooling arrangements with a rotationally elliptical mirror system 21, 31, 41, namely FIG. 2 one with a continuous laser rod 22 and lamp 23 including the respective cooling tube 24, 25 enclosing Guide tube 26, FIG. 3 one with two separate guide tubes 37, 38, closed at the free end, and FIG. 4 one without a guide tube; the coolant in this case also fills the mirror cavity.

F i g. 5 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel mit einem zylinderelliptischen Spiegelsystem 51, bei dem der Laserstab 52 und die stabförmige Lampe 53 in bzw. parallel zu den Brennlinien des Spiegelsystems angeordnet sind. Das die Lampe 53 umgebende, mit dieser in zur Justiereinrichtung starrer Verbindung stehende Kühlrohr 55 weist an der Stelle des Abzugstutzens der Lampe eine Aufweitung auf.F i g. 5 shows, in a schematic representation, an exemplary embodiment with an elliptical cylinder Mirror system 51 in which the laser rod 52 and the rod-shaped lamp 53 are in or parallel to the focal lines of the mirror system are arranged. The one surrounding the lamp 53, with this in the adjustment device more rigidly connected cooling tube 55 points at the point of the lamp's outlet an expansion.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Optical transmitter (laser) with a rod-shaped stimulable medium (laser rod) centered surrounding translucent narrow cooling tube through which a coolant flows, with an excitation light source and an excitation light on the stimulable medium collecting concave mirror (rotation ellipsoid) as well as with an adjustment device for the stimulable Medium and / or the excitation light source, characterized in that the cooling tube (4) in the pivotable part (13) of the adjusting device together with that enclosed by it Component (2, 10), namely the laser rod (22, 32, 42, 52) or the excitation light source (2, 23, 33, 43, 53) is supported.

2. Optical transmitter according to claim 1, characterized in that; characterized in that the excitation light source (2, 23, 33, 43, 53) and / or the laser rod (22, 32, 42, 52) together with the cooling tube surrounding them (4, 24, 34, 44, 54; 25, 35, 45, 55) at least on one side through an appropriately sized opening in the wall of the mirror system (1, 21, 31, 41, 51) through to the outside and here in the desired mutual spatial assignment in the pivotable part (13) of the adjusting device are held.

3. Optical transmitter with a rotational elliptical mirror system according to claim 1 or 2, characterized in that the surrounding the laser rod (42) and / or the excitation light source (43) Cooling tubes (44, 45) are open towards the interior of the mirror system (41) (Fig. 4).

4. Optical transmitter according to claim 1 or 2, characterized in that the laser rod (22, 32) and the excitation light source (2, 23, 33) including the cooling tubes (4, 24, 34; 25, 35) from one sealed against the mirror system (1, 21, 31), a translucent one Part of the cooling system forming guide tube (5, 26, 37, 38) are surrounded.

5. Optical transmitter according to claim 4, characterized in that the coolant circuit in the Area of the two concave mirror vertices, outside of the actual concave mirror system, is expanded to a chamber, which via channels (14) both with the space between the cooling pipe (4) and excitation light source (2) or laser rod as well as with the one concentric to it, from the guide tube (5) limited space communicating.

6. Optical transmitter according to claim 5, characterized in that the channels (14) with respect to their opening diameter are dimensioned so that the greater coolant flow in the space between Cooling tube (14) and excitation light source (2) or laser rod takes place.

7. Optical transmitter in which the excitation light source is a rod-shaped lamp with a Lateral trigger nozzle is, according to one of the preceding claims, characterized in, that the cooling tube (4) surrounding the lamp (2) is only insignificant in terms of its internal width is chosen larger than the outer diameter of the lamp and that the Kühlrolir itself extends along the lamp only up to the vicinity of the extraction nozzle (3).