DE2112755A1

DE2112755A1 - Optischer Sender oder Verstaerker

Info

Publication number: DE2112755A1
Application number: DE19712112755
Authority: DE
Inventors: Heinz Schamberger
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1971-03-17
Filing date: 1971-03-17
Publication date: 1972-09-28
Also published as: US3764934A

Description

Patent-Treuhand-Gesell schaft für elektrische Glühlampen mbH, München

"Optischer Sender oder Verstärker"

Die Erfindung betrifft einen optischen Sender oder Verstärker mit einem stimulierbaren, kohärente Strahlung aussendenden Medium und Mitteln zur Anregung desselben und einem optischen Resonator, der durch zwei oder mehrere Spiegel gebildet wird. Mindestens einer der Spiegel ist bewegbar mittels einer Vorrichtung angeordnet, um die Spiegel in ihrer Stellung zueinander justieren zu können. Für den Betrieb eines optischen Senders oder Verstärkers ist es notwendig, eine exakte Winkeleinstellung der Resonatorspiegel zueinander mit einer Genauigkeit bis auf Bruchteile von Bogensekunden zu erzielen.

Um eine rasche, exakte, beliebig oft mit der gewünschten Genauigkeit durchführbare Justierung der Spiegel zu ermöglichen, ist es denkbar, diese in Spiegelfassungen anzuordnen, die gegenüber festen Spiegelhalterungen be- ^ wegbar sind. Zur Justierung des Spiegels wird eine solche Spiegelfassung mit Justierschrauben gegen eine Feder um einen Drehpunkt verkippt. Die Feinheit der Justierung ist hierbei abhängig von der Hebellänge, d.h. von der Entfernung der Justierschraube zum Drehpunkt, die also möglichst groß sein muß. Auf die gewünschte Justierfeinheit wird vielfach verzichtet, um die Baugröße 'der Spiegelhalter kleinzuhalten und damit ihre Handlichkeit zu gewährleisten.

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Es wurde auch daran gedacht, die Spiegelfassungen in Kugelkalotten ' mit großem Krümmungsradius verschiebbar zu gestalten. Ein Nachteil derartiger Anordnungen ist jedoch der sogenannte "Slik-Stip"-Effekt, der beim Verschieben auf der Kugelfläche durch den Übergang von Haftreibung in gleitende Reibung und umgekehrt entsteht, d.h.es findet eine ruckartige Bewegung statt. Aus diesem Grunde wurde diese Art von , Justiereinrichtung wieder verworfen.

Ziel der Erfindung ist ein optischer Sender oder Verstärker, dessen Resonatorspiegel mit größerer Einstellgenauigkeit als bisher bei handlich bleibender Baugröße der Spiegelhalter justierbar sind.

Gemäß der Erfindung ist ein optischer Sender oder Verstärker mit einem stimulierbaren Medium und Mitteln zur Anregung des stimulierbaren Mediums, mit einem optischen Resonator, welcher aus zwei oder mehreren Spiegeln besteht, von denen mindestens ein Spiegel mittels einer Vorrichtung räumlich 'verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum räumlichen Verstellen eines Resonatorspiegels um kleine Winkel aus in einem von Null verschiedenen Winkel zueinander stehenden ebenen Viergelenkgetrieben besteht. Aus konstruktiven Gründen ist es am zweckmäßigsten, die beiden Viergelenkgetriebe senkrecht zueinander stehend auszubilden. Auf der beiden Getrieben gemeinsam ausgebildeten Koppel ist der zu verdrehende Spiegel angeordnet. Die gewünschte Feinjustierung wird durch einen kleinen Winkel zwischen Kurbel und Schwinge des jeweiligen Viergelenkgetriebes erzielt, da dadurch der Momentandrehpunkt der Koppel, der durch den Schnittpunkt von Kurbel und Schwinge gebildet wird, gegen©« rückt, d.h. der Hebelarm sehr groß wird. Durch die zwei senkrecht zueinander stehenden Viergelenkgetriebe kann der Spiegel in zwei Richtungen um kleine Winkel verdreht werden.

Da die Viergelenkgetriebe nur in einem beschränkten, relativ kleinen Winkelbereich zur Anwendung kommen, können die senkrecht zueinander , stehenden Viergelenkgetriebe aus einem Teil, insbesondere einem Biege-

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teil aus Federblech, bestehen. Die Biegekanten bilden dabei die sonst üblichen Gelenke zwischen den Getriebeteilen. Bei entsprechender Vorspannung des die Viergelenkgetriebe bildenden Biegeteiles kann von diesem zusätzlich noch die Aufgabe der Gegenfedern für die Justierschrauben übernommen werden und die sonst eigens anzuordnenden Gegenfedern können eingespart werden.

Ein erfindungsgeraäßer optischer Sender oder Verstärker wird anhand der folgenden Figuren beschrieben.

Figur 1 zeigt das eine abgeschnittene Ende eines optischen Senders und Verstärkers.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines doppelten Viergelenkgetriebes.

Figur 3 zeigt einen Spiegelhalter für einen optischen Sender und Verstärker gemäß Schnitt A-B in Figur 4.

Figur 4 zeigt einen Spiegelhalter gemäß Figur 3 in der Draufsicht.

Figur 1 zeigt das abgeschnittene Ende eines optischen Senders oder Verstärkers, der mit einem stimulierbaren Gas versehen ist und als Gaslaser zu bezeichnen ist. Dieser Gaslaser besteht aus einem Entladungsgefäß 1, welches beispielsweise aus Glas, Quarz oder Keramik besteht und einen g seitlichen Stutzen 2 aufweist, welcher zur Aufnahme der nicht gezeigten Elektroden dient. Das über diesen Stutzen hinausragende Ende 3 des Entladungsgefäßes ist durch ein unter dem Brewsterwinkel geneigtes Fenster abgeschlossen, das beispielsweise mit Hilfe eines Glaslotes mit dem Entladungsgefäß verschmolzen ist· Der Rand des Fensters 4 schließt entweder in radialer Richtung bündig mit dem Ende des Entladungsgefaßes ab oder der Durchmesser des Fensters 4 ist sogar etwas kleiner als der Durchmesser des Endes 3 des Entladungsgefäßes. Jedenfalls ragt das Fenster in radialer Richtung nicht über den Durchmesser des Entladungsgefäßendes

hinaus. Dadurch ist es möglich, den hülsenförmigen Ansatz eines Spiegelhalters leicht über das Ende 3 des Entladungsgefäßes zu schieben und mit diesem, beispielsweise durch Kitten, fest zu verbinden. Die für den Laserbetrieb im vorliegenden Fall erforderliche parallele Ausrichtung der beiden Spiegel zueinander erfolgt durch eine im Spiegelhalter befindliche Spiegeljustiereinrichtung, die aus zwei senkrecht zueinander stehenden ebenen Viergelenkgetrieben aufgebaut ist (Figur 2, 3 und 4).

Anhand der Figur 2, die eine teils konstruktive, teils schematische Darstellung eines solchen doppelten Viergelenkgetriebes zeigt, wird zunächst die Funktionsweise desselben erläutert. Das Viergelenk getriebe besteht z.B. aus einem.Teil l6~, aus Federblech gebogen, und ist so ausgebildet, daß von einer quadratischen Deckfläche vier Lappen 17, 17' Tind-18»· l8' nach unten gebogen sind und die Biegekanten die Gelenke des Getriebes darstellen. Die gegenüberliegenden Lappen l8, l8* sind mittels einer Spiegelfassung 20 (Figur 3) verbunden und bilden somit ein Viergelenkgetriebe zur Verstellung des Spiegels. Schematisch dargestellt wird dieses erste ebene Viergelenkgetriebe durch das Gestell AD, die Kurbel AB, die Koppel BC und die Schwinge CD, die miteinander beweglich verhunden sein sollen. Gestell AD ist starr in der Ebene dieses Viergelenkes durch die konstruktive Ausführung, Am Gelenk B der Kurbel AB greift eine Justierschraube an, wodurch das Viergelenkgetriebe verstellt wird. Koppel BC ist als Spiegelfassung ausgebildet und erfährt bei minimaler Drehung der Kurbel AB eine minimale Drehung um den durch den Schnittpunkt von Kurbel AB und Schwinge CD gebildeten Momentandrehpunkt. Da der Winkel zwischen Kurbel und Schwinge relativ klein ist,^ liegt der Momentandrehpunkt sehir-weit von der Koppel entfernt, die Justierfeinheit wird durch den großen Hebelarm verbessert. Das zweite senkrecht zum Viergelenkgetriebe ABCD liegende Viergelenkgetriebe besteht aus dem Gestell A¹D¹, der Kurbel A'B¹, der Koppel B¹C, die bis zur Spiegelfassung, symbolisiert durch Punkte Bb und Cc, ausgedehnt ist, und der Schwinge C¹D!. Eine Justierschraube greift an Punkt Eb an, was durch die starre Verbindung mit der Koppel B¹C, gebildet durch die Lappen 18, l8' , einem Angreifen in Punkt B^f entspricht. Hierdurch wird die Kurbel A'B¹ etwas ver-

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dreht und entsprechend dreht sich die Koppel B¹C und mit ihr die Spiegelfassung Bb, Cc um den Momentandrehpunkt_T der durch den Schnittpunkt von Kurbel A¹B¹ und Schwinge CD* gebildet wird. Die weitere konstruktive Ausgestaltung des insoweit schematisch beschriebenen doppelten Viergelenkgetriebes, d.h. der Spiegeljustiereinrichtung, kann entsprechend den in den Figuren 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgestaltet sein. Diese zeigen einen Spiegelhalter l4, der einen hiilsenförmigen Ansatz, einen Tubus 9, besitzt, der über das Ende 3 des Entladungsgefäßes 1 geschoben ist und alt diese« verkittet oder verklebt ist. Ia Spiegelhalter l4 sind zwei Schlitze 15, 15', in die die Lappen 17, 17* des Teiles l6 aus Federblech gesteckt werden und aittels Löten oder Kleben befestigt sind. Die beiden anderen Lappen 18, l8* sind in entsprechende Nuten 19, 19' ia Flansch 21 einer Spiegelfassung 20 gesteckt und ait dieser verlötet oder verklebt. Die Spiegelfassung 20 besteht aus ei»em Rohr 22 zur Aufnahme eines Spiegels 12, der aittels Gewindering 24 ia Rohr gehalten wird. Aa Flansch 21 schließt sich ein Rohr 23 an, welches als Angriffsfläche für Justierschrauben 25, 26 dient, die ait Gegenfedern zusaaaenwirken. Der Teil l6 bildet die senkrecht zueinander stehenden ebenen Vieryelenkgetriebe, deren geaeinsaae Koppel - wie bereits gezeigt - durch die Spiegelfassung 2O gebildet wird. Da jeweils Kurbel und Schwinge der Viergelenkgetriebe, also jeweils die einander gegenüberliegenden Lappen 17, 17* und 18, 18* einen relativ kleinen Winkel, z.B. ^. 7 » einschließen, wird der Moaentandrehpunkt der Koppel und daait der Spie-

J₁JT gelfassung gegen oO verschoben, d.h. der Abstand zua Spiegel und daait der , Justierhebelara wird sehr groß. Auf diese Art ist- es möglich, den Spiegel 12 aittels der Justierschrauben 25, 26 ia kleinste Winkelbeträge zu verstellen. Das Teil l6, das bevorzugt - wie bereits erwähnt - ein Biegeteil aus Federblech ist, ist so ausgebildet, daß die Lappen ia eingespannten, d.h. verlöteten Zustand eine Vorspannung haben. Diese Vorspannung wirkt als Gegenfederkraft für die Justierschrauben, wodurch eine zusätzliche Anordnung von Gegenfedern für die Justierschrauben 25, 26 auch veraieden werden kann. Der Spiegelhaiter ist aittels einer Abdeckhaube 27 staubdicht abgeschlossen.

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In der Figur 1 ist nur ein Ende eines Gaslasers gezeigt, da das andere Ende denselben Aufbau besitzt. Der einzige Unterschied besteht darin, daß der eine Spiegel, hier beispielsweise Spiegel 12, für die Laserstrahlung teildurchlässig ist, der andere dagegen praktisch total reflektierend ist· Die Abdeckhaube 27 ist am Ende mit dem total reflektierenden Spiegel verschlossen, während sie auf der Austrittsseite eine kleine zentrale Öffnung zum Austritt der Laserstrahlen hat.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

Optischer Sender oder Verstärker mit einem stimulierbaren Medium und Mitteln zur Anregung des stimulierbaren Mediums, nit einem optischen Resonator, welcher aus zwei oder mehreren Spiegeln besteht, von denen mindestens ein Spiegel mittels einer Vorrichtung räumlich verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum räumlichen Verstellen eines Resonatorspiegels um kleine Winkel aus in einem von Null ver- μ

schiedenen Winkel zueinander stehenden ebenen Viergelenkgetrieben besteht.

2. Optischer Sender oder Verstärker gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Viergelenke senkrecht zueinander stehen.

3· Optischer Sender oder Verstärker gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die den beiden Getrieben gemeinsame Koppel als Spiegelfassung(20) ausgebildet ist·

4. Optischer Sender oder Verstärker gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kurbel und Schwinge der beiden in einem von Null verschiedenen Winkel zueinander stehenden Viergelenkgetriebe einen kleinen Winkel einschließen und damit der Momentandrehpunkt der Koppel von dieser sehr weit entfernt ist.

5» Optischer Sender oder Verstärker gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß die Viergelenkgetriebe und damit die Spiegel (12) mittels Justierschrauben (25# 26) verstellbar sind.

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6. Optischer Sender oder Verstärker gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke der Viergelenkgetriebe als Federgelenke ausgebildet sind.

7. Optischer Sender oder Verstärker gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem von Null verschiedenen Winkel zueinanderstehenden ebenen Viergelenkgetriebe aus einem Teil (l6), insbesondere aus Federblech, bestehen*

8. Optischer Sender oder Verstärker gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lappen (17, 17', (l8, l8') des Teils (l6) vorgespannt sind.

He/Kg.

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