DE2030113A1 - Laserkopf - Google Patents

Description

FATENTANWALTI

DR MOLLER-BORg. DR. MANITZ · DR DEUFEL P FINSTERWALD - DIPL-ING. QRXMKOW

• MONCHDf SO, HOBCRT-KOOMm t

18. Juni 1970 Hl/Sv - C 2197

COHFAGHIE GMEHALS D' ELEGTHICITE 5*. rue la Boetie, Paris 8, Prankreich

Laserkopf

Di« Erfindung bezieht sich auf einen Leserkopf und betrifft insbesondere einen Laserkopf, der einen zylindrischen Heflektor mit elliptischem Querschnitt aufweist, der eine Entladungsröhre und einen laseraktiven Stab umgibt, die jeweils auf den Brennlinien des Heflektors angeordnet sind. j

Ee sind Laserköpfe bekannt, die die folgenden feile umfaeaen:

- eine Entladungsröhre^ die einen Lichtblitz, entweder ein kontinuierliches, intensives Licht oder Lichtblitse mit hohen Intensitäten, erzeugen kann,

- einen laseraktiven Stab,

- einen die Röhre und den Stab umgebenden Reflektor zur Konzentration des größeren Teiles des von der Entladungsröhre ausgesendeten Lichtes auf dezi laseraktiven Stab.

009882/1954

BAD ORfGiNAt.

Der Reflektor, der aa Läufigsten verwandet wird und dar die besten Resultate liefert,wird von einem Gehäuse gebildet, das von einer reflektierenden Oberfläche mit zylindrischen Formen elliptischen Querschnitte begrenzt ist, wobei die Entladungsrohre und der Stab jeweils auf den Brennlinien des Reflektors angeordnet sind. Hit einem solchen Heflektor kann beinahe das gesamte von der Entladungsröhre ausgesendete Licht auf den aktiven Stab konzentriert werden. Jedoch ist die Herstellung eines solchen Reflektors schwierig, denn in dar Mechanik ist nur. die Herstellung von Umdrehungste.ilen leicht» Außsrdem trägt nicht die gesamte Fläche des Reflektors zur Konzentration des gesamten von der Entladungsröhre ausgesendeten Lichtes auf den aktiven Stab bei.

Der Teil des Heflektors, der am meisten zur Konzentration des Lichtes beiträgt, ist näherungsweise der Srümungsteil, der die größten Rrüiimmgsradien. aufweist.

Ziel der Befindung ist di© Schaffung eines Lasertapfes, bei dem der Reflektor leicht herzustellen ist und nichtsdestoweniger ebenso oder beinahe so gute Resultat© wie die bekannten zylinder-elliptischem Reflektoren liefert.

Erfindungsgemäß kennzeichnet sich ein Laserkopf mit einem aktiven Stab und einer Entladungsrö hre, die .jeweils entlang zwei in einem bestimmton Abstand voneinander gelegenen, parallelen Achsen angeordnet sind, wobei ein aylindrischer Reflektor den »Stab und die Entladungsröhre umgibt, dadurch daß der Reflektor zumindest einen umdrehungszylindrischen Fläehenteil aufweist, der einem Fiächentail eine» zylindrischen Reflektors mit elliptischen Querschnitten angeglichen isb, dessen zwei ßcennlinien Ri t der Mittellinie d*r Röhre bzw. der Mifctellmie dos Stab»3 ineinander übergehen.

009882/1954

BAD ORIGlNAt ^;

Pie Erfindung wird in folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser seigt:

Fig. 1 eine Ellipse und ihre verschiedenen charakteriati-

■> sehen Punkte und

Fig. 2 eine Querschnitteansicht einer besonderen Aueführungsform eines Laserkopfes gemäß der Erfindung.

Ellipsen können Bit genügend guter Annäherung konstruiert werden, indem Teile der Ellipse durch Kreise angenähert werden, die den Radius *—— bsw. -L— haben, wenn a und b die lan- | gen der Halbachsen der Ellipse sind.

Bei der folgenden Beweisführung ist a größer als b gewählt» Die Beziehung,die den Abstand 2c, der die zwei Ellipsen-

brennpunkte F- und P₀ trennt» nit den Parametern a und b

222 dei Ellipse verbindet, ist durch die Formel a ■ b + c gegeber.

In Pig. 1 ist eine Ellipse £ dargestellt, in der die Krümmungsteile der Ellipse, die die größten Krümmungsradien aufweisen, die Teile-sind, die sich beiderseits der durch die zwei Brennpunkte F* und F₂ verlaufenden Achse befinden. ™ Diese zwei Krümmungsteile können mit einer genügend guten Annäherung durch zwei Kreisteile C^ und C₂ mit dem gleichen Krümmungsradius H gleich P- angenähert werden. Die

Mittelpunkte R^ und Rg der Kreisbogen C^ und C₂ sind auf der Mittelhalbierenden des Abschnittes F,. und Fp symmetrisch in bezug auf die durch die zwei Brennpunkte verlaufende Achse gelegen und weisen einen gegenseitigen Abstand von 2D auf.

Wenn 2c der Abstand, der die zwei Brennpunkte F₁ und F₂ trennt, und R der Krüininungsradlus der Kreisbogen C^ und C₂

009882/I954

BAD

ist. sind D und Ii untereinander in Abhängigkeit von c

? p
durch die Besiehung DR » c + D verbunden.

-2

Tatsächlich ist der Krümmungsradius B -,*£- ; jedoch

pl ο 2 gilt unter Beachtung der Beziehung a i- b ♦ c ebemfalle für den Krümmungsradius R - b^g+c (I).

b^g+c

Die Abstände OR₁ und CK₂, die größenmäßig gleich D sind

(O bezeichnet den Mittelpunkt der Ellipee) sind eben-

2 2 2
falls gleich -—ξ-²- - b - ⁰^- ; b kann dann aus diesen

Gleichungen hergeleitet werden und ist gleich ^y- (XI).

aua

Indem man den für b^(II) erhaltenen Wert in die Gleichung (I) einaetst, erhält man endgültig die R und D in Abhängigkeit von c verbindende Besiehung:'

DR - c² + D²·

In Fig. 2 ist in einer Querschnittsansicht eine besondere Ausführungsform eines Laserkopfes gemäß der Erfindung dargestellt. Dieser Laser umfaßt «inen aktiven Stab 1, eine Entladungsröhre 2 und einen Reflektor 3, der den Stab 1 und die Röhre 2 umgibt. Der Stab 1 und die Röhre 2 sind parallel zueinander und mit einem Abstand gleich 2c_L angeordnet. Der Reflektor 3 wird von einem Gehäuse gebildet, das in dieser Ausführungsform durch zwei umdrehungszylindrische Oberflächen/4 und 5 begrenzt ist» deren konkave Flächen einander zugekehrt siad. Die Mittellinien der zylindrischen Flächen R^ und R₁- sind parallel und mit gleichem Abstand von der Mittellinie dec Stabes und der Mittellinie der Entladungsröhre angeordnet; außerdem sind die Mittellinien R^ und Re symmetrisch in bezug auf die

009882/1954

durch die Mittellinien des Stabes und der Bohre definierte Ebene gelegen und der sie trennende Abstand beträgt

Venn Ej₁ den Krümmungsradius dieser umdrehungszylindrischen Flächen angibt, sind die Etameter Rt, Dj₁ und Cj₁ untereinander durch die oben hergeleitete Beziehung DjEj₁ « cjjr + D^ verbunden.

Der Reflektor 3 ist, wie oben definiert, im wesentlichen gleich einem zylindrischen Reflektor mit elliptischem Querschnitt, der mit strichpunktierter Linie E» in der gleichen -.-■ Figur, die die Querschnittsansicht des Heflektors 5 zeigt, dargestellt ist, wobei die Hittellinien des Stabes 1 und der Rohre 2 den Art der Brennpunkte der Ellipse Ej₄ definieren. In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Laserkopireflektors gemäß der Erfindung dargestellt· In dieser besonderen Aueführungeform wird der Heflektor 3 fön zwei identischen miteinander verbundenen Schalen 6 und 7 gebildet. Diese zwei BaIbschalen sind in der durch die Hittdlinle des Stabes 1 und die Hittellinie der Entladungsröhre 2 verlaufenden Ebene verbunden. Sie können miteinander durch schematisch bei 9 dargestellte Befestigungsmittel befestigt werden. |

Die identischen Schalen 6 und 7 können leicht in einem gleichen Teil hergestellt werden, das eine uadrehungizyliodrische Durchbohrung aufweist j hierzu genügt ·β» das Teil entlang einer durch zwei Erzeugende der zylindrliehen Durchbohrung verlaufenden Ebene in Längsrichtung; sü schneiden und den Schalen eine Tiefe P, (in der Zeichnung

■ niert) zu geben, die so genau wie möglich gleich

ist, wobei Cj₁ und Dj₁ die oben ausgeführte Definition aufweisen.

009882/1954

BAD

Die Schalen 6 und 7 werden vorteilhafterweise ane rostfreie· Stahl hergestellt und man kann, um das Beflektlonavermögen der konkaven Flächen 4 und 5 su erhöhen, auf diesen eine reflektierende Schicht 10, beispielsweise eine Qoldachicht ablagern.

Der Stab und die Entladungsrohre sind in in der Zeichnung nicht dargestellten Lagerstützen befestigt, die selbst alt den Endflächen des Reflektors 3 fest verbunden sind.

Ein Teil des Zylinder-elliptischem Reflektors, wie er zur Erläuterung des Standes der Technik beschrieben ist, ist erfindungsgemäB durch einem Reflektor angenähert worden, der durch zumindest swei undrehungssyllndrische Oberflächenteile begrenzt ist. Man kann jedoch, wie es oben hergeleitet worden ist, auch einen Reflektor erhalten, der durch zwei undrehungszylindrische Flächenteile »it desselben Krümmungsradius r» begrenzt ist, deren Mittelli.nl en in der durch die Kitt«Ilinien der Bohre und dee Stabes verlaufenden Ebene, symmetrisch in bezug auf eine in der oben definierten Ebene gelegenen Symmetrieachse und mit gleichem Abstand von der Hittellinie der Bohre und der Mittellinie des Stabes gelegen sind.

Venn d^ der Abstand ist, der eine der Mittellinien der uadrehungszylindrischen Oberflächen und die Symmetrieachse trennt, sind r» und d-r untereinander in Abhängigkeit von dem oben definierten Cj₁ durch die Beziehung

Uj₁ Tj₁ « c J₁ - d J₁ verbunden.

In dieser Ausführungaform werden die Flächenteile des zylinder-elliptischen Reflektors, die die kleinsten Krümmungsradien aufweisen, mit zwei Teilen der umdrehungs-

009882/1954

BAD ORIGINAL

zylindrischen Flächen angenähert, die den gleichen Krüasningsradiua r, aufwei
zugewendet sind.

radius r_T aufweisen und mit ihren konkaven Flächen einander

Ein solcher Reflektor kann sehr leicht in einen gleichen Metallblock, beispielsweise aus rostfreies Stahl, hergestellt werden, indem zwei zylindrische Gehäuse ausgeführt werden« der Mittellinienmit einem Abstand von 2 d_L angeordnet sind, und indem das Material, das sich zwischen diesen zwei zylindrischen GehatiRen befindet, in der Weiße weggenommen wird, daß ein einziges zylindrisches Gehäuse bestimmt wird,

• gelegene

das durch zwei in einem Abstand geringer als 2 ÄX parallele ebene Wände und durch zwei zylindrische Wände gebildet wird, die einen Krümmungsradius gleich Γχ aufweisen und untereinander did ebenen Wenue verbinden.

- Patentansprüche -

009882/19 54

SAD ORIGINAL

Claims (1)

1. Patentanspruch'·

   Laserkopf alt eines aktiven Stab 1 und einer Eatladungeröhre 2, die jeweils entlang svei parallelen, in eine« bestimmten Abstand Toneinander gelegenen Achsen angeordnet sind, wobei ein zylindrischer Reflektor 3 den Stab and die Entladungsrohre umgibt, dadurch gekenns eichnet* daß der Reflektor (3) zumindest einen umdrehungszylindrischen Flächenteil umfaßt, der einem Flächenteil eines zylindrischen Reflektors mit elliptischen Querschnitt angeglichen ist, dessen zwei Brennlinien mit der Mittellinie der Röhre bzw· der Hittellinie dei> Stabes ineinander übergehen.

   Laserkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (3)von einem Gehäuse gebildet wird, das durch zumindest zwei umdrehungszylindrische flachenteile (4 und 5) mit gleichem Krümmungsradius und einander zugekehrten konkaven Flächen begrenzt ist, wobei die Hittellinien der zylindrischen Flächen parallel in gleichem Abstand von der Hittellinie des Stabes und der Hittellinie der Röhre und symmetrisch in bezug auf die durch die Hittellinien des Stabes und der Röhre verlaufende Ebene angeordnet sind und die jeweilige Position der Hittellinien

   durch die Beziehung DjH^ - c ^ + D^ definiert ist, wobei R_L die Große der Krümmungsradien, D^ die Größe des Abstandes, der die Hittellinien der zylindrischen Flächen von der oben definierten Ebene trennt«

   2c_L die Größe des Abstandes angibt, der die Hittellinien der Röhre und des Stabes trennt.

   009882/1954

   BAD ORIGINAL

   3· Laserkopf nach Anspruch 1, dadurch g β k e η η s e i c h n · t, daß der Reflektor (3)voa einen Gehäuse gebildet wird ,das durch zumindest awei umdrehungssyliadrische Flächenteile mit gleichen Krümnungaradiua und einander zugewendeten konkaven Flächen begrenzt ist, wobei die Hittellinien der zylindrischen Flächen in der durch die Mittellinien dee Stabes und der Röhre verlaufenden Ebene parallel zu diesen Achsen und symmetrisch in bezug auf eine in der Oben definierten Ebene gelegene Symmetrieachse in gleichem Abstand Ton den Kittellinien des Stabes und der Röhre gelegen sind und die ^eilige Position der Hittellinien durch die

   op
   Besiehung d·^ r^ «· c% - d ^ definiert ist,

   wobei mit r^ die Größe des Krümmungsradius, i

   d_L die Größe des Abstande«, der die Mittellinien der zylindrischen flächen iron der oben definierten Syeaetrieacb.se trennt, und.

   2Cj₁ die Größe des Abstandes bezeichnet ist, der die Mittellinie der Rohre und die Mittellinie des Stabes trennt.

   4. Laserkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor zwei umdrehungszylindrische Schalen (6 und 7) aufweist, die in der durch die Hittellinien des

   Stabes und der Röhre verlaufenden Ebene verbunden sind, wo-

   ο bei die Tiefe der Schalen gleich c _L ist·

   5. laserkopf nach Anspruch 3, dadurch g β k e η η zeichnet, daß der Reflektor aus einem zylindrischen Gehäuse besteht, das von zwei parallelen ebenen Wänden begrenzt iat, die untereinander durch zwei umdrehungszylindrieche Wände verbunden sind, die den gleichen Krünmungsradius r_L aufweisen.

   6. Laaerkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet;» daß der Reflektor aus rostfreiem Stahl besteht.

   009882/1954

   BAD

   7· laeerkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenaaaich net, daß die Oberfläche de· Reflektors alt einer reflektierenden Schicht (10) bedeckt iat.

   8. laserkopf nach Anspruch 7, dadurch ^ « k « & η t · 1 e h net, daB die reflektierende Schicht aus Gold besteht.

   009882/1954

   BAD ORIGINAL