DE2333951A1 - Gasentladungslaser und verfahren zur herstellung desselben - Google Patents

Description

PHN. 6428.

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fcimel&r: N. Y. Philips Gioeilampenfabrieken
Akie No.j PHN- 6428

Anmeldung vom: 2. Juli 1973

Gasentladungslaser und Verfahren zur Herstellung desselben.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasentladungslaser, bei dem die Reflektorplatten direkt von einem Hohlisolator getragen werden, wobei die Auflageränder für diese Reflektorplatten aus je zwei an jedem Ende des Hohlisolators in bezug auf dessen Achse zentriert entgegengesetzt gerichteten, geschliffenen kegeligen Oberflächen bestehen, derart, dass die Auflageränder im Schnitt stumpf sind. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren aur Herstellung eines derartigen Gasentladungslasers.

Eine Bauart der obengenannten Art bildet u.a. den Gegenstand der filteren niederländischen Patentanmeldung 7107211 (PHN. 5645). Es handelt sich hier um einen Infrarotlaser für eine Wellenlänge von 10,6 /am. Der Durchmesser des Quarzrohres, an dem die Auflageränder geschliffen sind, beträgt 18 mm und die Länge 2 m.

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Der halbe Spitzenwinkel jeder der kegeligen Oberflächen beträgt 60 - 75°· Die Parallelität der beiden Auflageränder ist genauer als etwa 30". Für Rohre mit einem erheblich kleineren Durchmesser und einem Innendurchmesser von höchstens einigen Millimetern ist eine derartige Bauart nicht geeignet, weil bei diesem kleinen Innendurchmesser die kegeligen Oberflächen nicht in einem Aufspannungsvorgang geschliffen werden können.

In der älteren niederländischen Patentanmeldung (PHN. 5644) sind doppelkegelige Auflageränder an einem Quarzrohr mit einem Durchmesser von 35 mm und einer Länge von 130 mm geschliffen. Innerhalb dieses Rohres befindet sich ein Quarzrohr mit einem Aussendurchmesser von 8 mm und einem Innendurchmesser von 1 mm und einer etwas geringeren Länge. Das Innenrohr ist durch Querrohre mit Elektrodenräumen ausserhalb des weiten Rohres verbunden. Durch das enge Rohr verläuft die Entladung eines He-Ne-Lasers für 6328 X. Im Zusammenhang mit der erzielbaren Verstärkung und der Beschränkung auf einen einzigen transversalen Schwingungsmodus muss für einen derartigen Laser der Innendurchmesser klein sein. Die Auflageränder am Aussenrohr sind in bezug auf den Kanal im Innenrohr zentriert. Beim Aufspannen auf die Schleifbank werden die Spitzen in dem Innenrohr angeordnet, so dass die Schleifränder in bezug auf das Innenrohr zentriert werden. Die beschriebene Bauart macht es notwendig, Reflektorplatten zu verwenden, deren Durchmesser nicht nur wesentlich grosser als der Durchmesser des Entladungskanals, sondern auch viel grosser als der Aussendurehmeβser dieses Kanals ist. Dies hat zur Folge, dass der Preis dieses Gebildes verhältnismässig hoch ist, auch infolge der beiden ineinander liegenden Rohre. Insbesondere für

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die Anwendung in nichtprofessionellen Geräten ist dies nachteilig.

Die Erfindung bezweckt, eine Bauart für einen Gasentladungslaser zu schaffen, die einfach ist und, gleich wie die bekannten Bauarten, mit einfachen Hilfsmitteln hergestellt werden kann, wodurch der Preis niedrig gehalten werden kann.

Bei einem Gasentladungslaser, bei dem die Reflektorplatten direkt von einem Hohlisolator getragen werden und bei dem die Auflageränder aus je zwei an einem Ende des Hohlisolators in bezug auf dessen Achse zentriert entgegengesetzt gerichteten, geschliffenen kegeligen Oberflächen bestehen, derart, dass die Auflageränder im Schnitt stumpf sind, wird nach der Erfindung der Isolator durch ein enges Glasrohr mit verhältnismässig grosser Wandstärke gebildet, innerhalb dessen die Entladung verläuft, wobei die Enden dieses Rohres mit gepressten abgerundeten Rändern versehen sind, an denen geschliffene doppelkegelige Auflageränder angebracht sind, deren Schnitt stumpf ist mit einem Winkel von mehr als 170" und deren Breite kleiner als die der gepressten abgerundeten Ränder ist.

Beim Pressen der abgerundeten Ränder werden Lehren

der gewünschten Form verwendet, die nach der Erfindung mit je einem mittleren Dorn versehen sind, dessen Durchmesser etwas kleiner als der Innendurchmesser des Glasrohres ist. Beim Pressen der Ränder werden die erweichten Enden des Rohres etwas zusammengedrückt und auf den kleineren Durchmesser der Dorne herabgesetzt, wodurch diese Enden in bezug aufeinander genau ausgerichtet sind. Die Dorne sind etwas kegelig, um Entfernung aus der Lehre zu ermöglichen. Beim Pressen werden die Enden des Isolators vorerhitzt, bis sie genügend erweicht sind. Die Lehren werden nicht vorerhitzt. Dies hat den Vor-

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teil, dass das kapillare Rohr mit einer erheblich grösseren Toleranz des Innendurchmessers und auch der Geradlinigkeit als ein kapillares Rohr verwendet werden kann, das über die ganze Länge den gleichen Innendurchmesser wie an den Enden aufweisen würde. Blenden sehr genau definierten Durchmessers, die die Wirkung des Lasers auf einen einzigen transversalen Modus beschränken, werden in dieser Bauart beim Pressen gebildet. Weiter werden durch den Pressvorgang gleichzeitig die Enden der Innenseite abgerundet. Diese Abrundungen sind erforderlich, damit das Rohr auf feststehenden Spitzen gedreht werden kann. Bei einer nichtabgerundeten, scharfen oder bröckeligen Innenseite, wie sie bei abgeschliffenen Rohrenden entstehen würde, wäre es nicht gut möglich, das Rohr auf den Spitzen zu drehen.

Das Schleifen der stumpfen Auflageränder erfolgt mit kleinen sich schnell drehenden Steinen, deren Achsen anfänglich die Achse des Rohres senkrecht schneiden. Bei sich langsam drehendem Rohr werden die Steine an den beiden Enden so nahe an den Pressrändern angebracht, dass die noch nicht angetriebenen Steine dieser Drehung folgen werden. Die Steine werden dann angetrieben und über einen Winkel bis zu höchstens 5* in beiden Richtungen um eine Achse gedreht, die sowohl zu der Achse der Steine als auch zu der Achse des Rohres senkrecht ist und in einem Abstand von der letzteren Achse liegt, der gleich dem Halbdurchmesser der Spitze des Pressrandes ist. TJm mit den Steinen genügend nahe an die Achse des Rohres zu gelangen und Spitzen mit nicht zu kleinem Spitzenwinkel verwenden zu können, werden diese Spitzen auf der den Steinen zugekehrten Seite abgeplattet,

Mit der Bauart nach der Erfindung ist eine Auflage genügender Genauigkeit für die Reflektorplatten eines einfachen He-Ne-

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Lasers im sichtbaren Bereich erhalten. Infolge des kleinen Durchmessers der Auflageränder brauchen auch nur kleine Reflektorplatten grosser Genauigkeit, flach oder hohl, geschliffen zu werden, wodurch der Preis günstig beeinflusst wird. Die Achse des Lasers steht senkrecht auf den beiden Auflageflächen bis innerhalb 1· und auch die Parallelität ist besser als 1', was im Zusammenhang mit dem Einbau in ein Gerät und den dabei auftretenden Biegungskräften genügend ist.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Figuren 1, 2 und 3 eine Anzahl Stufen der Bearbeitung des Hohlisolators, und

Fig. 4 die Auflageränder mit darauf angebrachtenReflektorplatten.

In Fig. 1 bezeichnet 1 ein Rohr aus Borsilikatglas mit einer Länge von 23 cm und einem Aussendurchmesser von 9 mm. Dieses Rohr befindet sich, in Abweichung von der Zeichnung in vertikaler Lage, zwischen zwei parallelen miteinander fluchtenden Presslehren 2, die mit Hilfe einer nicht dargestellten Druckvorrichtung genau axial aufeinander zu bewegt werden können. In der Mitte jeder Lehre befindet sich ein mittlerer Dorn 4 mit einem Durchmesser von 1,4 mm» während der Innendurchmesser der Oeffnung im Rohr 1,7 mm beträgt. Der mittlere Dorn weist einen halben Spitzenwinkel von 30· auf. Nach genügender Erweichung der Rohrenden mit Hilfe von Brennern 6 werden die Lehren aufeinander au bewegt, wobei die Pressränder 7 (siehe Fig. 2) gebildet werden und das zugehörige Ende des Rohres auf einen Durchmesser von 1,4 mm gebracht und das Ende bei 9 abgerundet wird.

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Fig. 2 zeigt, wie an einem Ende die Spitze 10 in das Rohr gebracht ist und wie ein Schleifstein 11 mit einer Achse 12 gegen den Pressrand 7 gedruckt ist. Der Schleifstein 11 kann sich nicht nur mit grosser Geschwindigkeit um seine eigene Achse 12, sondern auch um die zu der Zeichnungsebene senkrechte Achse 13 drehen.

In Fig. 3 ist mit gestrichelten Linien dargestellt, wie mit einem übertrieben gross angegebenen Ausschlag der Stein 11 seine äuseeren Lagen einnehmen kann.

Fig. 4 zeigt, wie die beiden Reflektorplatten auf die Auflageränder aufgelegt sind. Die Pressränder weisen einen Aussendurchmesser von 8 mm und eine Höhe von 0,2 mm auf. Die Schleifränder 14 und 15» die je dadurch erhalten sind, dass der Stein 11 über einen Winkel von 1* gedreht wird, weisen eine Breite von 75/um auf. Von der H3he des Pressrandes 7 wird dabei etwa 50/um abgeschliffen. Die hohle Reflektorplatte 16 trägt die dichroitische Schicht 17, während der flache Reflektor 18 die dichroitieche Schicht I9 trägt. Die Parallelität der Schnittlinien der Kegelflächen I4 und 15 an den beiden Pressrändern liegt innerhalb 40"·

Beim Schleifen der Ränder 14 und 15 wird das Rohr 1

mit einer Geschwindigkeit von etwa 60 Umdrehungen/Min gedreht, während die Schleifsteine 11 mit einem Durchmesser von 5 m» eine Drehzahl von 54.000 pro Minute aufweisen. Das Schleifen der Auflageränder nimmt etwa 20 Sekunden in Anspruch.

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Claims (6)

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   PATENTANSPRÜCHE ί

   Gasentladungslaser, bei dem die Reflektorplatten direkt von einem Hohlisolator getragen werden und bei dem die Auflageränder aus je zwei an einem Ende des Hohlisolators in bezug auf dessen Achse zentriert entgegengesetzt gerichteten, geschliffenen kegeligen Oberflächen bestehen, derart, dass die Auflageränder im Schnitt stumpf sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator durch ein enges Glasrohr mit verhältnismässig grosser Wandstärke gebildet wird, innerhalb dessen die Entladung verläuft, wobei die Enden dieses Rohres mit gepressten abgerundeten Rändern versehen sind, an denen geschliffene doppelkegelige Auflageränder angebracht sind, deren Schnitt stumpf ist mit einem Winkel von mehr als 170" und deren Breite kleiner als die der gepressten abgerundeten Ränder ist.
2. 2. Gasentladungslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Oeffnung im Glasrohr in der Nähe der Enden kleiner als über den verbleibenden Teil der Länge ist, welche Enden die Transversalmodusstruktur bestimmen.
3. 3. Gasentladungslaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Oeffnung im Glasrohr beim Pressvorgang abgerundet sind.
4. 4. Verfahren zur Herstellung eines Gasentladungslasers nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Presslehren verwendet werden, die die Form der Pressränder bestimmen und mit je einem mittleren Dorn versehen sind, dessen Durchmesser kleiner als das Innere des Glasrohres ist und der etwas kegelig ist.
5. 5. Verfahren zur Herstellung eines Gasentladungslasers nach Anspruch 1,2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass Schleif-

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   steine verwendet werden, die im Ausgangszustand die PressrSnder berühren und deren Achsen im Ausgangszustand die Achse des Glasrohres senkrecht schneiden und die in beiden Richtungen fiber einen Winkel von höchstens 5* um eine Achse gedreht werden, die sowohl zu der Achse des Steines als auch zu der Achse des Rohres senkrecht ist und die in einem Abstand von der letzteren Achse liegt, der gleich dem halben Durchmesser der Spitze des Pressrandes ist.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass

   die kegeligen Spitzen auf der Seite der Schleifsteine abgeplattet sind.

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