DE2263024B2 - Kuehlanordnung fuer einen optischen sender oder verstaerker (laser) - Google Patents
Kuehlanordnung fuer einen optischen sender oder verstaerker (laser)Info
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlanordnung für einen optischen Sender oder Verstärker (Laser) mit
einem stabförmigen stimulierbaren Festkörpermedium und mit einer ebenfalls stabförmigen Anregungslicht-,
quelle, die beide innerhalb eines zylindrischen, längs »einer Längsachse in zwei Hälften teilbaren Hohlspief
elgehäuses in gut wärmeleitendem Kontakt mit seiner Wandung angeordnet sind.
Der Wirkungsgrad von durch das Licht einer Anregungslichtquelle zu einer kohärenten Strahlung angeregten
stimulierbaren Festkörpermedien liegt in der Größenordnung von 1% und darunter. Für den einwandfreien
Betrieb eines solchen Lasers ist es daher von wesentlicher Bedeutung, daß die anfallende Verlustwärme
in ausreichendem Umfang rasch abgeführt wird. Im allgemeinen wird dies mit Hilfe eines Kühlkreislaufes
herbeigeführt, in den die Anregungslichtquelle und das stimulierbare Medium einbezogen sind.
Solche Kühlkreisläufe sind relativ aufwendig, weil im allgemeinen an das Kühlmittel besondere Anforderungen
gestellt werden müssen. Außerdem erschweren sie den Austausch der eine relativ kurze Lebensdauer aufweisenden
Anregungslichtquelle erheblich. Beim Einsatz von Lasern für Zwecke der Entfernungsmessung
oder Zielbeleuchtung besteht der Wunsch, von einem speziellen Kühlsystem abzusehen und, sofern von einer &s
Flüssigkeitskühlung abgesehen werden kann, ausschließlich von der Kühlung durch Konvektion Gebrauch
zu machen. Der Aufbau der Gesamtanordnung wird in diesem Falle wesentlich vereinfacht und kommt
dadurch den Anforderungen an solche Laser im mobilen Einsatz entgegen.
Es ist beispielsweise durch die DT-AS 12 81 065 bekannt, den Laserstab in gut wärmeleitenden Kontakt
mit einem Wärmeaustauscher zu bringen, der die Wärme durch Konvektion an seine Umgebung abstrahlt
oder aber einem Kühlluftstrom ausgesetzt ist. Der gut wärmeleitende Kontakt wird in diesem Falle durch ein
glänzendes, bei der Betriebstemperatur des Lasers flüssiges Metall herbeigeführt.
Bei einer weiteren bekannten Ausführungsform (DT-OS 15 89 887) sind die stabförmige Anregungslichtquelle und das stabförmige stimulierbare Medium
in rinnenförmige Vertiefungen eines halbelliptischen zylindrischen Hohlspiegels eingelegt, der zugleich die
Funktion eines Kühlkörpers ausübt. Diese Rinnen sind dem äußeren Umfang der Anregungslichtquelle und
des stabförmigen stimulierbaren Mediums angepaßt. Der gut wärmeleitende Kontakt wird dadurch erreicht,
daß die Lichtquelle und das stimulierbare Medium über Befestigungslaschen in die Rinnen hineingedrückt werden.
Während der Nachteil der erstgenannten Anordnung in den ungünstigen konstruktiven Abmessungen zu sehen
ist, hat die zweite bekannte Anordnung den Mangel, daß die Anregungslichtquelle und das stimulierbare
Medium im gleichen Kühlblock angeordnet sind. Die wesentlich höhere zulässige Betriebstemperatur der
Anregungslichtquelle im Verhältnis zur zulässigen Betriebstemperatur des stimulierbaren Mediums kann
hier nicht ausgenutzt werden. Auch ist hier der gut wärmeleitende Übergang im Hinblick auf das Langzeitbetriebsverhalten
nicht gewährleistet.
Es ist auch bereits bekannt (DT-OS 19 44 852), die Anregungslichtquelle, die ja der eigentliche Wärmeerzeuger
ist, gut wärmeleitend über die gesamte Länge mit einem Wärmeleiter zu verbinden, der in eine
Längsnut des Hohlspiegelgehäuses eingelassen ist und außerhalb des Hohlspiegels in einen Wärmeaustauscher
ausmündet. Auch hier ist der einen Kühlkörper darstellende Wärmeleiter praktisch nur über Laschen
an die Anregungslichtquelle angedrückt. Ein einwandfreier, gut wärmeleitender Übergang ist deshalb im
Langzeitbetrieb nicht mit Sicherheit gewährleistet.
Durch die DT-OS 19 27 611 ist auch eine Kühlanordnung
bekannt, bei der das Hohlspiegelgehäuse in seiner Erstreckung in zwei Hälften untei teilt ist und hierbei
sowohl die eine das stimulierbare Medium enthaltende Hälfte als auch die andere, die stabförmige Anregungslichtquelle enthaltende Hälfte je eine Baueinheit bilden.
Die das stabförmige stimulierbare Medium enthaltende Hälfte ist dabei zu einem Kühlblock erweitert, in den
das stabförmige stimulierbare Medium über seine gesamte Länge teilweise eingelassen ist. Zur Erzielung
eines gut wärmeleitenden Übergangs weist das stabförmige stimulierbare Medium über seine Kontaktfläche
hinweg einen metallischen Belag auf, mit dessen Hilfe es mit dem die eine Hälfte des Hohlspiegelsystems darstellenden
Kühlblock vei lötet ist. Der gut wärmeleitende Übergang wird in diesem Falle durch den Nachteil
erkauft, daß ein Austausch des Laserstabes mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden ist und darüber hinaus
die Gefahr besteht, daß das stimulierbare Medium beim Einlöten einer zu hohen Temperatur ausgesetzt wird.
Außerdem ist dieses Verfahren nicht auf die Anregungslichtquelle, die ja der eigentliche Wärmeerzeuger
ist, anwendbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen optischen Sender oder Verstarker der einleitend beschriebenen
Art eine weitere Lösung für eine Ableitkühlung, insbesondere hinsichtlich der Anregungslichtquelle,
anzugeben, die sowohl einen sehr guten wärmeleitenden Übergang zwischen der "•/ärmeCjUelle und
dem Hohispiegelgehäuse auch über l;inge iietriebs/eiten
hinweg gewährleistet, und zwar bei günstigen kleinen
konstruktiven Gesamtabmessungen als auch darüber hinaus eine leichte Abtrennung des stimulierbaren
Mediums bzw. der Anregungslichtquelk- vom Hohlspiegelgehä-:se
im Sinne eines einfachen Austausches von Bauteilen zuläßt.
Ausgehend von einer Kühlanordnung für einen optischen Sender oder Verstärker (Laser) mit einem stabförmigen
stimulierbaren Festkörpermedium und mit einer ebenfalls stabförmigen Anregungslichiquelle, die
beide innerhalb eines zylindrischen, längs seiner Längsachse in zwei Hälften teilbaren Hohlspiegelgehäuses in
gut wärmeleitendem Kontakt mit seiner Wandung angeordnet sind, wobei ein besonderer Wärmeleiter, der
in einer Längsnut in die Innenwand des Hohlspiegelgehäuses eingelassen ist. die Wärmeabfuhr zumindest der
Anregungslichtquelle übernimmt und das Hohlspiegelgehäuse gegebenenfalls zusätzlich in einen besonderen
Kühlkreislauf einbezogen ist, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der in die
Längsnut eingelassene Wärmeleiter eine feinkörnige, gut wärmeleitende Pulvermasse ist und daß diese Pulvermasse
von einem unter Federkraft stehenden, die Längsnut auf der Gehäuseaußenseite verschließenden
kolbenförmigen Deckel komprimiert ist.
Die Erzeugung des gut wärmeleitenden Übergangs mittels einer komprimierten, unter Druck stehenden
feinkörnigen, gut wärmeleitenden Pulvermasse hat den Vorteil, daß die Eigenschaften dieses Übergangs sich
den unterschiedlichen Betriebsbedingungen, wie sie beispielsweise bei Pulslasern für unterschiedliche Pulsfolgefrequenzen
gegeben sind, automatisch anpaßt. Auch verhindert ein solcher Kontakt eine Verschlechterung
der Eigenschaften des Wärmeübergangs im Zuge von Alterungserscheinungen. Darüber hinaus gibt
der Pulvermassekontakt die Möglichkeit, die Anrcgungslichtquelle bzw. den Laserstab im Bedarfsfälle
rasch aus der Verbindung mit der ihm zugeordneten Hohlspiegelgehäusehälfte herauszulösen. Durch den
Grad der Feinkörnigkeit der Pulvermasse kann die tatsächlich vorhandene Kontaktfläche zwischen der Wärmequelle
und dem die Wärme ableitenden Hohlspiegelgehäuse optimiert werden.
Um möglichst geringe Strahlverluste zu haben, ist es vorteilhaft, solche Pulvermassen zu verwenden, die ein
gutes Reflexionsvermögen aufweisen.
Bei der Herstellung des wärmeleitenden Übergangs ist es zweckmäßig, die Pulvermasse in die Längsnut in
Form einer Paste einzufüllen. Das Einfüllen in Pastenform läßt sich besser durchführen und gewährleistet
darüber hinaus eine optimale Verteilung. Das Lösungsmittel, beispielsweise Alkohol, verdunstet bei Erwärmung
rasch.
Zweckmäßig besteht die Pulvermasse aus einem glänzenden Metall, beispielsweise Aluminium. Die elektrisch
leitende Metallpulvermasse hat den Vorteil, daß sie zugleich als Hilfselektrode zum Zünden der Anregungslichtquelle
ausgenutzt werden kann.
An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung im folgenden näher
erläutert werden.
Die einzige Figur zeigt im Querschnitt eine;i Laser
mit einem aus zwei Teilschalen 1 und 2 bestehenden Hohlspiegelgehäuse, die in voneinander abgehobenem
ίο Zustand dargestellt sind. In Längsrichtung des zylindrischen
Hohlspiegelgehäuses sind auf einander gegenüberliegenden Seiten das stabförmige stimulierbare
Medium 3 und die Anregungslichtquelle 4 in gut wärmeleitendem Kontakt mit der ihnen jeweils zugehörigen
Teilschale 1 oder 2 angeordnet. Am Ort des stabförmigen stimulierbaren Mediums 3 bzw. der Anregungslichtquelle
4 weisen die Teilschale 1 und die Teilschale 2 eine durch die Gehäusewandung hindurchgeführte
Längsnut 5 bzw. 6 auf, die von außen mit einem kolbenförmigen Deckel 7 bzw. 8 verschlossen ist, und
zwar ist der kolbenförmige Deckel 7 bzw. 8 im Bereich seines flanschartigen Ansatzes auf beiden Seiten über
in Druckschrauben 9 bzw. 10 gehalterten Schraubenfedern Π bzw. 12 in Richtung der Tiefe der Längsnut 5
bzw. 6 verspannt. Die Längsnut 5 bzw. 6 ist mit einem glänzenden Metallpulver 13 angefüllt. Auf diese Weise
wird das stimulierbare Medium 3, das mit einem Teil seinei Umfangsfläche die Längsnut 5 auf der Innf iseitder
Teilschale 1 abdeckt, durch das komprimierte glänzende Metallpulver 13 in einen gut wärmeleitenden
Kontakt mit der Teilschale 1 gebracht. Entsprechendes gilt hinsichtlich des wärmeleitenden Kontaktes zwischen
der Teilschale 2 und des die Längsnut 6 auf der Innenseite abdeckenden Teiles der Mantelfläche der
Anregungslichtquelle 4. Die glänzende Gestaltung des Metallpulvers ergänzt die durch die Längsnuten 5 und 6
unterbrochene geschlossene Spiegelfläche des Hohlspiegelgehäuses und gewährleistet auf diese Weise
möglichst geringe Reflexionsverluste.
Die Unterteilung des Hohlspiegelgehäuses gibt die Möglichkeit, jeder Hohlspiegelhälfte zusammen mit
dem ihr zugeordneten Bauteil als Baueinheil zu gestalten. Außerdem läßt sich auf diese Weise auch eine
Trennung der Wärmeabführung zwischen der Anregungslichtquelle 4 und dem stimulierbaren Medium in
vorteilhafter Weise dadurch erreichen, daß die Teilschalen 1 und 2 wärmeisolierend zusammengefügt werden.
Beispielsweise kann das in der Weise geschehen, daß die beiden Teilschalen durch ein thermisch isoliertes
Lichtfilter getrennt sind, das die lediglich der Aufheizung des stimulierbaren Mediums dienenden Anteile
des Spektrums der Anregungslichtquelle absorbiert.
Die Teilschalen 1 und 2 des Hohlspiegelgehäuses können in bekannter Weise mit einem Wärmeaustauscher
in Verbindung stehen oder mit Kühlrippen versehen sein. Eine weitere Möglichkeit, die in der Figur
ebenfalls nicht ausgedeutet ist, könnte darin bestehen, daß in die Teilschalen 1 und 2 Kühlkanäle eingelassen
sind, die Teil eines von einem flüssigen Kühlmedium, beispielsweise Wasser, Gebrauch machenden Kühlkreislaufes
sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Kühlanordnung für einen optischen Sender oder Verstärker (Laser) mit einem stabförmigen stimulierbaren
Festkörpermedium und mit einer ebenfalls stabförmigen Anregungsiichtqueiie, die beide
innerhalb eines zylindrischen, längs seiner Längsachse in zwei Hälften teilbaren Hohlspiegelgehäuses
in gut wärmeleitendem Kontakt mit seiner Wandung angeordnet sind, wobei ein besonderer
Wärmeleiter, der in einer Längsnut in die Innenwand des Hohlspiegelgehäuses eingelassen ist. die
Wärmeabfuhr zumindest der Anregungsüchtquelle übernimmt und das Hohlspiegelgehäuse gegebenenfalls
zusätzlich in einen besonderen Kühlkreislauf einbezogen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der in die Längsnut (6) eingelassene Wärmeleiter eine feinkörnige, gui wärmeleitende Pulvermasse
(13) ist und daß diese Pulvermasse von einem unter Federkraft stehenden, die Längsnut auf
der Gehäuseaußenseite verschließenden kolbenförmigen Deckel (8) komprimiert ist.
2. Kühlanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulvermasse (13,14) ein gutes
Reflexionsvermögen für die Strahlung der Anregungslichtquelle (4) aufweist.
3. Kühlanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulvermasse (13, 14)
in die Längsnut (5, 6) in Form einer Paste eingefüllt ist.
4. Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pulvermasse (13, 14) aus einem glänzenden Metall, beispielsweise Aluminium, besieht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722263024 DE2263024B2 (de) | 1972-12-22 | 1972-12-22 | Kuehlanordnung fuer einen optischen sender oder verstaerker (laser) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722263024 DE2263024B2 (de) | 1972-12-22 | 1972-12-22 | Kuehlanordnung fuer einen optischen sender oder verstaerker (laser) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2263024A1 DE2263024A1 (de) | 1974-07-11 |
DE2263024B2 true DE2263024B2 (de) | 1976-01-22 |
Family
ID=5865266
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19722263024 Granted DE2263024B2 (de) | 1972-12-22 | 1972-12-22 | Kuehlanordnung fuer einen optischen sender oder verstaerker (laser) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2263024B2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2812283A1 (de) * | 1977-04-22 | 1978-11-02 | Hughes Aircraft Co | Laseranordnung mit gekuehlter blitzlampe |
-
1972
- 1972-12-22 DE DE19722263024 patent/DE2263024B2/de active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2812283A1 (de) * | 1977-04-22 | 1978-11-02 | Hughes Aircraft Co | Laseranordnung mit gekuehlter blitzlampe |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2263024A1 (de) | 1974-07-11 |
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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