DE2333951B2

DE2333951B2 - Gasentladungslaser und verfahren zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE2333951B2
Application number: DE19732333951
Authority: DE
Inventors: Petrus Franciscus Antonius Eindhoven Haans (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-07-21
Filing date: 1973-07-04
Publication date: 1978-01-05
Also published as: CA1002643A; ES417039A1; JPS5824026B2; FR2194057A1; GB1420467A; US3913032A; NL7210089A; BE802582A; JPS5729872B2; AT334980B; AU5812473A; ATA633973A; ES422010A1; SE386776B; NL155685B; CH570053A5; DE2333951C3; IT991800B; DE2333951A1; JPS57149783A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasentladungslaser, bei dem die Reflektorplatten direkt von der aus Glas bestehenden Entladungsröhre getragen werden und bei dem die Auflageränder aus je zwei am Ende der Entladungsröhre in bezug auf deren Achse zentriert entgegengesetzt gerichteten, geschliffenen kegeligen Oberflächen bestehen, die zwischen sich einen stumpfen Winkel einschließen, und sein Herstellungsverfahren.

Eine Bauart der obengenannten Art bildet u. a. den Gegenstand der älteren DT-OS 22 24 046, der mit der Erfindung fortgebildet werden soll. Es handelt sich hier um einen Infrarotlaser für eine Wellenlänge von 10,6 μΐη. Der Durchmesser des Quarzrohres, an dem die Auflageränder geschliffen sind, beträgt 18 mm und die Länge 2 m.

Der halbe Spitzenwinkel jeder der kegeligen Oberflächen beträgt 60-75°. Die Parallelität der bei den Auflageländer ist genauer als etwa 30". Für Rohr mit einem erheblichen 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.

Aus der DT-OS 21 09 843 ist ein Gaslaser bekannt, bei dem die Reflektorplatten innerhalb des Entladungsgefäßes von einem durchbohrten Stab aus Glas oder Keramik getragen werden. Die Auflagen der Reflektorplatten werden von Überschneidungen von entsprechend konvexen oder konkaven Zentralen und den äußeren Ringendflächen dieses Stabes gebildet.

Die Auflageränder der Spiegel werden jeweils durch die kreisförmige Schnittlinie zweier am Ende der Entladungsröhre angebrachter in bezug auf die Entladungsröhre zentrierter Flächen gebildet, die zwischen sich einen stumpfen Winkel einschließen.

Diese Konstruktion hat einen Durchmesser des Glasstabes von etwa 25 mm. Für beträchtlich geringere Durchmesser des Stabes wäre eine derartige Ausbildung der Auflagen nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gasentladungslaser zu schaffen, der von einfacher Bauart ist, und auch mit einfachen Hilfsmitteln ohne besonderen Aufwand hergestellt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Entladungsiöhre durch ein enges Glasrohr mit verhältnismäßig großer Wandstärke gebildet wird, dessen Enden je einen ringförmigen Wulst tragen, wobei der Wulst die kegelstumpfförmigen Flächen aufweist, die in einem Winkel von mehr als 170° aneinanderstoßen.

Zur Herstellung des Gasentladungslasers werden die Enden eines Glasrohrs erweicht und mittels je einer Preßlehre, die mit einem mittleren Dorn versehen ist, dessen Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Glasrohrs ist, und der gegen das freie Ende hin konisch verläuft, an jedem erweichten Ende ein koaxialer, ringförmiger Wulst gebildet. Ferner wird an jedem Ende des Glasrohrs ein zylindrischer Schleifstein so ausgerichtet, daß seine Achse die Achse des Glasrohrs senkrecht schneidet und der Schleifstein den Wulst berührt und zum Schleifen der kegelstumpfförmigen Flächen an dem um seine Längsachse gedrehten Glasrohr wird jeder der Schleifsteine um eine Achse gekippt, die sowohl senkrecht zur Achse des Glasrohrs als auch senkrecht zur Drehachse des Schleifsteins steht, und die Achse in einem Abstand der Achse des

so Glasrohrs liegt, der gleich dem halben Durchmesser des Scheitels des ringförmigen Wulstes ist, wobei der Kippwinkel nach jeder Seite höchstens 5° beträgt.

Die Dorne sind etwas kegelig, um eine 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 Vorteil, daß das kapillare Rohr mit einer erheblich größeren Toleranz des Innendurchmessers und auch der Geradlinigkeit als ein kapillares Rohr

bo 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

h^r> 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 Auflagerändor 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. Um mit den Steinen genügend nahe an die Achse des Rohres zu gelangen und Spitzen mit nicht zu kleinem Spitzenwinkel verwenden zu können, werden diese Spitzer auf der den Steinen zugekehrten Seite abgeplattet.

Mit der Bauart nach der Erfindung ist eine Auflage genügende-· Genauigkeit für die Reflektorplatten eines einfachen He-Ne-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 Γ, was im Zusammenhang mit dem Einbau in ein Gerät und den dabei auftretenden Biegungskräken genügend ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie Verfahrensschritte zu seiner Herstellung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

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

Fig.4 die Amlageränder mit darauf angebrachten Reflektorplatten.

In F i g. 1 bezeichnet 1 ein Rohr aus Borsilikatglas mit einer Länge von 25 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 öffnung im Rohr 1,7 mm beträgt. Der mittlere Dorn weist einen halben Spitzenwinel von 30' auf. Nach genügender Erweichung der Rohrenden mit

ίο Hilfe von Brennern 6 werden die Lehren aufeinander zu bewegt, wobei die Preßränder 7 (siehe F i g. 2) gebildet werden und das zugehörige Ende des Rohres auf einen Durchmesser von 1,4 mm gebracht und das Ende bei 9 abgerundet wird, so daß ein ringförmiger Wulst entsteht.

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 gedrückt 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 äußeren 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 μπι auf. Von der Höhe des Preßrandes 7 wird dabei etwa 50 μιτι abgeschliffen. Die hohle Reflektorplatte 16 trägt die dichroitische Schicht 17, während der flache Reflektor 18 die dichroitische Schicht 19 trägt. Die Parallelität der Schnittlinien der Kegelflächen 14 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 mm eine Drehzahl von 54 000 pro Minute aufweisen. Das Schleifen der Auflageränder nimmt etwa 20 Sekunden in Anspruch.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gasentladungslaser, bei dem die Reflektorplatten direkt von der aus Glas bestehenden Entladungsröhre getragen werden und bei dem die Auflageränder aus je zwei am Ende der Entladungsröhre in bezug auf deren Achse zentriert entgegengesetzt gerichteten, geschliffenen kegeligen Oberflächen bestehen, die zwischen sich einen stumpfen Winkel einschließen, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsröhre durch ein enges Glasrohr (1) mit verhältnismäßig großer Wandstärke gebildet wird, dessen Ende je einen ringförmigen Wulst (7) tragen, wobei der Wulst die kegelstumpfförmigen Flächen (14, 15) aufweist, die in einem Winkel von mehr als 170° aneinanderstoßen.

2. Gasentladungslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der öffnung im Glasrohr (1) in der Nähe der Enden (8) kleiner als über den verbleibenden Teil (5) der Länge ist, welche Enden die Transversalmodusstruktur bestimmen.

3. Gasentladungslaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (9) der öffnung im Glasrohr (1) abgerundet sind.

4. Verfahren zur Herstellung eines Gasentladungslasers nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden eines Glasrohres (1) erweicht werden, daß mittels je einer Preßlehre (2), die mit einem mittleren Dorn (4) versehen ist, dessen Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Glasrohrs ist und der gegen das freie Ende hin konisch verläuft, an jedem erweichten Ende ein koaxialer, ringförmiger Wulst (7) gebildet wird, daß an jedem Ende des Glasrohrs ein zylindrischer Schleifstein (11) so ausgerichtet wird, daß seine Achse (12) die Achse des Glasrohrs senkrecht schneidet und der Schleifstein den Wulst berührt, und daß zum Schleifen der kegelstumpfförmigen Flächen (14, 15) an dem um seine Längsachse gedrehten Glasrohr jeder der Schleifste-ne um eine Achse (13) gekippt wird, die sowohl senkrecht zur Achse des Glasrohrs als auch senkrecht zur Drehachse des Schleifsteins steht, und die in einem Abstand von der Achse des Glasrohrs liegt, der gleich dem halben Durchmesser des Scheitels des ringförmigen Wulstes ist, und wobei der Kippwinkel nach jeder Seite höchstens 5° beträgt.