DE2357927A1 - Aufbau eines optischen hohlraumes fuer einen laser - Google Patents
Aufbau eines optischen hohlraumes fuer einen laserInfo
- Publication number
- DE2357927A1 DE2357927A1 DE2357927A DE2357927A DE2357927A1 DE 2357927 A1 DE2357927 A1 DE 2357927A1 DE 2357927 A DE2357927 A DE 2357927A DE 2357927 A DE2357927 A DE 2357927A DE 2357927 A1 DE2357927 A1 DE 2357927A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- optical cavity
- optical
- laser
- cavity according
- reference point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/086—One or more reflectors having variable properties or positions for initial adjustment of the resonator
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/04—Arrangements for thermal management
- H01S3/041—Arrangements for thermal management for gas lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/0979—Gas dynamic lasers, i.e. with expansion of the laser gas medium to supersonic flow speeds
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
DR. ING. E. HOFFMANN ■ DIPL. ING. W. 317.1^LJ · DIi. RER. "NAT. K. HOFFMANN
PATKKTANWI i/ΐΐΐ
D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABEUASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 91.1087
24 687 :
AVCO CORPORATION/
Grennwich, Conn./USA
Grennwich, Conn./USA
Aufbau eines optischen Hohlraumes für einen Laser
In jedem Lasersystem existieren zwei Bedingungen für einen Laserbetrieb (d.h. Lichtverstärkung durch angeregte
Strahlungsemission): eine Umkehr in der Häufigkeitsverteilung der Energiezustände im Medium, in welchem der
Laserbetrieb stattfindet und ein Lawinenprozess der Photonenverstärkung im Medium, die in einem 'geeigneten optischen
Hohlraum bewirkt wird. Daher findet man gewöhnlich
das Lasermedium, in welchem die Umkehr der Häufigkeitsverteilung
hervorgerufen wird, in einem optischen Hohlraum oder zwischen Spiegeln, die in einer genauen räumlichen
— 2 — 409822/086A
Zuordnung zueinander gehalten werden. Bei einigen Fällen
sind für'die Zwischenbeziehung zwischen dem festen oder
flüssigem Medium und einem anderen Medium reflektierende Oberflächen vorgesehen, die als Spiegel arbeiten und so
den optischen.Hohlraum definieren. Beispielsweise ist oft der optische Hohlraum bei Halbleiter-Lasern auf derartige
V/eise gebildet. Daher definieren in diesen Fällen die Abmessungen des Lasermediums selbst den optischen
Hohlraum. Jedoch benutzen alle Gas- und Plasma-Laser und viele Festkörper und Flüssigkeits-Laser getrennte Spiegel,
die genau im Hinblick auf einander ausgerichtet sind, um den optischen Hohlraum zu binden, und das Lasermedium
ist längs der optischen Achse zwischen diesen Spiegeln angeordnet. Die vorliegende Erfindung befaßt sich insbesondere
mit dem Aufbau zur Halterung, zur räumlichen Anordnung und zum' Stützen der Spiegel, welche einen optischen
Hohlraum in einem Lasersystem bilden.
Einige Laser und besonders Hochenergie-Gaslaser haben relativ große Abmessungen und die räumliche Verteilung zwischen
den Spiegeln, welche den optischen Hohlraum definieren, ist in der Größenordnung von einigen Metern. Für derartige
große Laser ist es für gewöhnlich schwierig, die Justierung des Spiegels oder der Spiegel an einem Ende des Hohlraumes
im Hinblick auf den Spiegel oder die Spiegel am anderen Ende des Hohlraumes aufrechtzuerhalten. In Lasern von dieser
Größe darf beispielsweise der' Dejustierwinkel der Spiegel
an entgegengesetzten Enden des optischen Hohlraumes loo Mikroradian nicht überschreiten und bei einigen Lasern
muß die' optische Winkelausrichtung der Spiegel zueinander zwischen Io und loo Mikroradiant verändert werden, um eine
geeignete Betriebssteuerung der Laserstrahlung vorzusehen,
- .3 -409822/0864
die erzeugt wird. \
Ziel der vorliegenden -Erfindung ist es* einen Aufbau für7
einen optischen Höhlraum 2u schaffen, der trotz der Wärme*· ■·
bedingungen innerhalb und um den Laser.herum zuverlässiger*
Weise eine genaue Justierung der Spiegel' äft*disn-inden
eines optischen Hohlraumes in einem Laser aufrechterhält.
Die der Erfindung"zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch
gelöst, daß die Einrichtung zürn Halten der Spiegel eine Vielzahl von Abstandskörpern enthält, deren Abmessurlgen
ausschließlich die räumliche Beziehung der Spiegel bilden,
Absehirmeinrichtungen, welche die Abstandskörper uwisehlies*-
sen und Einrichtungen mit starkem Wärmekontakt mit den Abschirmeinrichtungen, wobei die Äbsehirmeinriehtüngen
und die Einrichtungen für den Wärmekontakt mit .-""ihnen dazu
dienen, eine genügend gleichmäßige Temperatur der Abstandskörper aufrechtzuerhalten, so daß ihre Wärmeausdehnungen
und -zusammenziehungen keine übermäßige Abweichung in der
räumlichen Beziehung der Spiegel zueinander verursachen.
Das hier beschriebene Ausführungsbeispiel ist ein Hö.ehenergie-Plußgaslaser,
in welchem das Gas eine Mischung von CÖ-,
Ng und.He ist. Dieses Gasgemisch fließt in den optischen
Hohlraum des Lasers hinein und wieder heraus in einer Richtung, die im allgemeinen quer zur Achse des Hohlraumes ist»
Das fließende Gas wird im Hohlraum von einem energiereichen
Elektronenstrahl,, der im wesentlichen längs -der gesamten
Länge des optischen Hohlraumes in einer Richtung quer zur
optischen Hohlraumachse und- quer zur Richtung des Gasflüsses
gelenkt ist. Beim Betrieb ist das Gas, das aus dem optischen Hohlraum herausfließt, auf einer höheren Temperatur, als das
iv
- 4 409822/0864 Γί ΐ /
las, das eintritt und so werden Teile, welche den optischen
Hohlraum bilden, definieren und tragen und welche im Weg des fließenden Gases liegen, wärmemäßig durch die
Gastemperatur beeinflußt. Diese Wärmewirkungen beeinflussen die Temperatur der verschiedenen Teile und verursachen
Temperaturgradienten und Übergangstemperaturen in den verschiedenen Teilen,. welche den optischen Hohlraum
und den Stützaufbau bilden. Bei der hier beschriebenen Ausführung
der vorliegenden Erfindung ist die räumliche Ausrichtung der Spiegel am Ende des optischen Hohlraumes zueinander
der Gegenstand von zwei störenden Effekten infolge von Wärmegradienten und Änderungen des Gesamttemperaturniveaus,
welche zu einem großen Teil durch die beträchtliche Temperaturdifferenz zwi sehen dem Gasfluß in den Laserhohlraum
und daraus heraus hervorgerufen werden. Beispielsweise wird die optische Länge des Hohlraumes, die von den
Abmessungen des mechanischen Aufbaus, der den Hohlraum
definiert, abhängt, durch die Gesamttemperatur der Teile beeinflußt. Der Temperaturunterschied zwischen verschiedenen
Teilen, welche den optischen Hohlraum bilden, und/oder Temperaturgradienten in diesen Teilen ergeben einen Dejustierwinkel
der Spiegel an den Enden des Hohlraumes. Diese Winkeldejustierung oder Winkelverzerrung G (siehe Fig. 4)
ist der spitze Winkel zwischen der Achse eines der Spiegel und der Achse des anderen Spiegels und ist .ein Maß für die
Verzerrung des optischen Hohlraumes, was hier hauptsächlich betrachtet werden soll. Das hier betrachtete erfindungs- ·
gemäße Ausführungsbeispiel, bei dem dieser Verzerrungsparameter vernachlässigbar oder mindestens als ein Minimum
gehalten werden soll, enthält mehrere Abstandsstäbe, von denen jeder fest mit Endplatten, welche die Spiegel tragen,
verbunden ist. Diese Abstandsstäbe bestehen aus einem Ma-
- 5 -409822/0864
terial, das eine relativ niedrige Wänneausdehnung aufweist
und jeder Stab ist eingeschlossen oder abgeschirmt durch ein Material, das hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist und ist
mit einem Wärmeabfluß .benachbart, wie einer Kühlflüssigkeit. Weiterhin begrenzen.oder bewirken die Schilder oder
Abschirmungen in keiner Weise mechanisch die räumliche Zuordnung der Endplatten zueinander; diese Zuordnung ist
vollständig durch die Abstandsstäbe bestimmt. Dieser Aufbau
wird hier als optischer Panzerschrank bezeichnet.
Der optische Hohlraum (oder Panzerschrank) im Gaslaser,
aufgebaut, wie oben beschrieben, wird mit Bezug auf einen
mechanischen Boden durch einen' Stützaufbau vom mechanischen
Boden zu den Endplatten gestützt.' Dieser Stützaufbau ist 'derart, daß weder longitudinale-noch Querausdehnungen und
Zusammenziehungen der Endplatten und Abstandsstäbe verhindert werden. Dieser Aufbau ist also selbstjustierend,
so daß die Richtung der optischen Achse des Laserhohlraumes
sogar' trotz longitudinaler-und Querausdehnung der Endplatten
der Abstandsstäbe und des Stützaufbaues konstant bleibt.
Der Stützaufbau liegt auf dem mechanischen Boden in derartiger Weise auf , daß es keine seitliche Veränderung des
Stützaufbaues gibt, welche eine seitliche Änderung der Lage der optischen Achse des Hohlraumes im Hinblick auf den
mechanischen Boden ergeben würde.
Ein Ausführ.ungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt. Es zeigen: ."■-".
Fig. 1: eine Seitenansicht des optischen Hohlraumes eines
Fließgas-Lasers, welche den Stützaufbau und die Umhüllung zeigt,
409822/0064
Pig. 2: ist eine Endansicht des gleichen Fließgas-Lasers, betrachtet in einer Richtung parallel
zur Achse des optischen Hohlraumes, und zeigt den Stützaufbau, das Gasleitsystem und das
Energiesystem zur Anregung des Lasers,
Pig. J5s eine Seitenansicht des optischen Hohlraumauf- -
baues, der hier als optischer" Panzerschrank bezeichnet wird, und einen Abschnitt des Stütz-Auflagers,
auf dem der optische Panzerschrank ruht,
Fig. 4: eine schematische mechanische Darstellung des
optischen Panzerschrankes, der in übertriebener Darstellung die Verzerrung θ zeigt, wenn sich
die Abstandsstäbe zu verschiedenen Längen ausdehnen,
Fig. 5t eine Draufsicht des optischen Panzerschrankes,
der die Konsolen zeigt, die durch die Stütz-Auflager gestützt werden, auf welchen die Endplatten des Panzerschrankes aufliegen,
Fig. 6 und 7: Seitenansichten des optischen Panzerschrankes,
welche Details der Konsolenstruktur zeigen, die mit den Stütz-Auflagen in Verbindung stehen,
auf welchen der optische Panzersehrank aufliegt,
Fig. 8: eine teilweise Seitenansicht des Fließgas-Lasers,
aus der gleichen Blickrichtung wie in Fig. 1, die einige Details des Dreipunkt-Stützaufbaues
- 7 -409822/0864
zeigt, der den optischen Panzerschrank vom
mechanischen Boden her stützt,
Fig. 9; ist eine Seitenansicht des anderen Endes des
Fließgaslasers aus der in Fig. 1 gezeigten Blickrichtung, welche das andere Ende des Stütz-.
aufbaues zeigt,
Fig. lo, 11 und 12: Details der drei Stützpunkte des Stützaufbaues
vom mechanischen Boden weg>
Fig. 15: eine schematische Draufsicht des Dreipunkt-Stützaufbaues,
der die erlaubten Relativbewegungen der Stützpunkte in bezug auf den mechanischen Boden
zeigt,und
Fig. I^: ein Diagramm des DeJustierwinkels θ ,in Mikroradian,
gegen die Temperaturdifferenz zwischen der Leitungswand für das Sinkgas, wo das fliessende
Gas den optischen Hohlraum verläßt und der
Leitungswand für das Steiggas, bei einer Vielzahl von Aufbaubedingungen und stellt einige Vorteile
der Erfindung dar.
In den Fig.1 und 2 ist ein Hochenergie-Fließgas-Lasergerät
genügend detailliert gezeigt, um verschiedene wesentliche und erwünschte Merkmale der vorliegenden Erfindung aufzuzeigen. Diese Merkmale beziehen sich auf den optischen Hohlraum,
der hier mit optischer Panzerschrank bezeichnet wird
und die Stützaufbauten für den optischen Panzerschrank,
das Gasflußsystem, um einen kontinuierlichen Fluß der Gasmischung zum Laserhohlraum vorzusehen und auf das Kühlsystem
.·"■■' - 8 -
' " " ~409822/086A
für die Temperaturschutz-Abstandsstäbe im optischen Panzerraum.
Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht ein abgedichtetes Gehäuse für den optischen
Panzerschrank, den Stutzaufbau und das Gasflußsystem vor. Der anregende Elektronenstrahl wird durch
eine öffnung dieses Gehäuses in den optischen Hohlraum
geführt und der erzeugte Laserstrahl wird durch ein Fenster des Gehäuses aus dem optischen Hohlraum herausgelenkt.
Einige Vorteile, den Aufbau in dieser Weise zu umhüllen, werden hier diskutiert.
In Fig. 1 ist eine Seitenansicht des Gehäuses 1 gezeigt,
das den optischen Panzerschrank auf dem Stützaufbau J5 enthält, der am Boden des Gehäuses aufliegt, hier als
mechanischer Bezug oder Boden 4 bezeichnet. Das Gasfl ußsystem
5 ist ebenso wie das Flüssigkeitskühlsystem 6 zum Kühlen der Temperaturschutz-Abstandsstäbe innerhalb des
optischen Panzerschranks im Gehäuse enthalten.
Gemäß Fig. 2 ist das Gehäuse 1 an beiden Enden offen. Diese Enden sind durch Vorder- und Rückwände 7 bzw. 8 dicht
verschlossen. Das Elektronenstrahlsystem 9 ist an der
Vorderwand befestigt und enthält ein außenliegendes Teil
11 auf der Außenseite der V/and und ein innenliegendes
Teil 12 an der Innenseite der Wand. Das inneliegende Teil
12 des Elektronenstrahlsystems führt einen Elektronenstrahl
gegen Gitteraufbauten 14 bzw. 15, die an jeder Seite der
optischen Achse 2o des optischen Hohlraumes angeordnet sind, welcher durch den optischen Panzerschrank 2 gehalten
ist. Die Rückwand 8 sieht einen Zugang zum rückwärtigen
- 9 409822/0864
Teil des Gehäuses vor, das hauptsächlich durch die Leitung l6 des Gasflussystems 5 eingenommen wird. Diese
Leitung enthält die Einlaßgasleitung 17 und die Auslaßgasleitung 18, die die Lasergasmischung in-den optischen
Laserhohlraum und daraus heraus führen. Der,Gasfluß wirdinnerhalb
des optischen Hohlraumes durch eine Wand 19 außerhalb des Gitteraufbaus 15 und durch eine Folienwand 21
gehalten, die vom Strahl durchdrungen wird und außerhalb de's GitteräufbaUs 14 angeordnet ist. Ein Gasgebläse 22
ist in der Leitung angeordnet, um einen stetigen gleichmäßigen
Fluß des Lasergases durch den optischen Hohlraum während des Betriebes des Lasersystemes zu gewährleisten.
Bei einem Flußgaslaser, der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Art wird das fließende.Gas im optischen Hohlraum durch
einen Elektronenstrahl durchstrahlt, um eine Volumenverteilung
von Sekundärelektronen im gasförmigen Medium des optischen Hohlraumes zu.erzeugen, so daß die elektrische
Entladung zwischen den Elektroden, die so angeordnet sind,
daß die Entladung im optischen Hohlraum stattfindet, gesteuert
wird. So tritt die elektrische Entladung durch
ein elektrisches Stützfeld längs der Hohlraumachse auf
und diese Entladung wird durch die Volumenverteilung von
Sekundärelektronen im Gas gesteuert, die umgekehrt durch
den durchstrahlenden. Elektronenstrahl gesteuert wird. So wird die Entladung, welche die Umkehr der Energie-Häufigkeitsverteilung
in den Gasmolekülen und Atomen gesteuert
und ist über die ganze Länge des optischen Hohlraumes
sowohl in der Dichte als auch in der Temperatur sehr gleichförmig.
Dieses Gerat und dieses Verfahren, eine gesteuerte Entladung im gasförmigen Medium zu erzeugen, ist beim ,
hier beschriebenen und in Fig. 1 und 2 gezeigten Laseroszil-
. - Io -
409822/0864
- Io -
■lator und ebenso bei einem Laserverstärker, der manchmal
Hauptoszillator-Energieverstärker (MOPA) genannt wird, sehr nützlich, weil beide einen optischen Hohlraum
von der Art enthalten, wie er durch die in diesen Figuren gezeigten optischen Panzerschrank 2 vorgesehen ist.
Der optische Panzerschrank oder Laserhohlraum-Aufbau 2
ist in größerem Maßstab in Fig. j5 dargestellt. Die Abmessungen
des optischen Hohlraumes für den Hochenergie-Flußgaslaser sind relativ groß. Beispielsweise hat ein
COp-Np-He Gasmischungslaser dieser Art, der Io kV/ oder
mehr an kontinuierlicher Ausgangsstrahlung bei lo,6 Mikron Wellenlänge erzeugt, einen optischen Hohlraum von ca.
1 1/2 m Länge. Der Betrag der Hitze, der beim Betrieb eines derartigen Hochenergie-Lasers auftritt, verursacht
viele Probleme· und darunter die Einflüsse dieser Hitze auf die Teile, die den optischen Hohlraum bilden und die
den optischen Hohlraum stützen. Die Wärmeausdehnungen und -zusammenziehungen der Teile, die die optischen Hohlraumspiegel
halten, verändern den Justierwinkel der Spiegel, die den Hohlraum, bilden, und verursachen einen Verzerrungswinkel θ und verändern die Richtung und die. Stellung der
Achse des Hohlraumes in bezug auf den mechanischen Bezugspunkt oder Boden.
Der hier beschriebene optische Hohlraum oder Panzerschrank enthält zwei Endplatten 25 und 26, die durch vier Abstandsstäbe
starr miteinander verbunden sind, und zwar die zwei oberen'Abstandsstäbe 27 und 28 und die zwei unterenAbstandsstäbe
29 und ^o. Die Abstandsstäbe 28 und ;5o werden
in Fig. 3 durch Stäbe 27 bzw. 29 überdeckt. Sie sind in Fig. 2 und 9 gezeigt. Jede der Endplatten 25 und 26 enthält
- 11 -
409822/0864
eine axiale Öffnung 25a bzw» 26a längs, der optischen Achse
2o des Lasers und jede trägt einen Spiegel oder mehrere
Spiegel längs dieser Achse. Beispielsweise kann die Platte 25 einen einzelnen Spiegel 32 tragen, der an eine Spiegelplatte
33 fixiert ist, welche an drei Punkten der Platte'
von der Endplatte 25 aus' unterstützt wird. Die Spiegelplatte
33 ist an einer Drehachse 3.5 drehbar gelagert und
an zwei anderen punkten durch Stellmotoren 36 und 37 für
die Spiegelplatte gelagert. Diese Motoren werden auf der
Endplatte getragen und justieren die Neigung der Spiegelplatte 33, wobei die Neigung des Spiegels 32 im Hinblick
auf die Achse 2o des Hohlraumes justiert wird.
Die andere,, durch Äbstandsstäbe 27 bis 30 starr mit der
Endplatte 25 verbunden, kann zwei Spiegel tragen, einen innenliegenden
Spiegel 38, der zusammen mit dem.Spiegel 32
den optischen Hohlraum bildet und einen aüßenliegenden
Spiegel 39» der die Laserstrahlung aus dem optischen Hohlraum
durch eine in der Endplatte 25 angeordnete öffnung 4o
einem aerodynamischen Fenstersystem ^l vonbekannter Bauart
zuführt, der an der Wand des Gehäuses 1 gerade jenseits der Endplatte 25 befestigt ist. .
Jeder der beiden Spiegel 38 und 39 ist im Hinblick auf die
Achse 2ö auf gleiche Weise wie der Spiegel 32 abgewinkelt; d.h., jeder wird durch eine Platte, die an der Drehachse
vorgesehen ist und- zwei variable Punkte gehalten, wobei
die variablen Punkte durch Motoren verändert werden, die. an der Endplatte 26 befestigt sind und wobei der Drehpunkt
durch eine Drehverbindung bewirkt wird, die ebenfalls an
der Endplatte 26 befestigt ist. ZU diesem Zweck ist der
" - 12 -
409822/0864
Spiegel 58 an einer Spiegelplatte 42 befestigt, die an einem Drehpunkt 45 und an Stellmotoren 44 und 45 gelagert
ist, welche an der Endplatte 26 getragen werden. In ähnlicher Weise wird der Spiegel 59 an einer Spiegelplatte
46 befestigt, die an einem Drehpunkt 47 und an Stellmotoren
48 und 49 gelagert ist, welche an der Endplatte 26 getragen
werden# So ist der Justierwinkel jedes der drei Spiegel im Hinblick auf die Hohlraumachse 2o einstellbar.
Diese Spiegel sind so geformt, daß bei richtiger Justierung die gesamte Laserstrahlung vom Spiegel 52 zum Spiegel 59
reflektiert wird, der diese Laserstrahlung am zentralen Punkt im aerodynamischen Fenstersystem 4o zur Verwendung außerhalb
des Gehäuses 1 fokussiert. Die Motorsteuerungen auf der Spiegelplatte 46, die den Spiegel 59 trägt, zentrieren
den Ausgangslaserstrahl im aerodynamischen Penstersystem 4o, und diese Motoren können ferngesteuert werden, wobei
sie auf Detektoren im aerodynamischen Fenster ansprechen, um das Zentrieren zu bewirken.
Das oben beschriebene und in Pig. 5 gezeigte optische System
für einen Laser-Hohlraum oder -Panzerschrank ist aber nur ein Beispiel einer Anordnung von Spiegeln und Mechanismen
zur Einstellung der Spiegel, die alle an den Endplatten 25 und 26 getragen werden. Selbstverständlich können andere
Anordnungen von Spiegeln und Mechanismen zur Einstellung
der Spiegel, die alle an den Endplatten getragen werden, verwendet werden - abhängig von der beabsichtigten Verwendung
der Laserstrahlung, des gasförmigen Mediums und der Art und Weise der Laseranregung - . Das hier beschriebene
optische System ist lediglich in Form eines Beispieles beschrieben
und andere optische Systeme und Steuerungen könnten durch Fachleute in gleicher Weise eingesetzt werden.
- 15 409822/0 8 64
Die Hauptmerkmale der vorliegenden Beschreibung beziehen
sich nicht auf das optische System selbst, sondern auf den Panzerschrank, der die Endplatten 25 und 26 sowie
Abstandsstäbe 27 bis- j5ö enthält, welche diese Endplatten starr
verbinden, und auf den Stützaufbau 3* der all dies
am mechanischen Bezugspunkt oder Boden 4- trägt, der der
Untergrund des Gehäuses 1 ist. ' ■ '
Im Idealfall sollen die Abstandsstäbe 27 bis ^o aus einem
Material gemacht werden, das einen sehr geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist und ein guter
Wärmeleiter ist. Mit diesen beiden Eigenschaften·würde
sich'jeder Abstandsstab sehr rasch bei einer konstanten
gleichförmigen Temperatur stabilisieren und die Ausdehnung
oder Zusammenziehung jedes Stabes infolge von Temperatur-Schwankungen
würde ein Minimum sein. Selbstverständlich können diese beiden Eigenschaften niedrigere Temperatur,
Ausdehnung und hohe Leitfähigkeit nicht in einem einzigen Material gefunden werden. Beispielsweise gibt es in der
Kategorie der Materialien mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten
den Invarstahl, der einen relativ niedrigen Ausdehnungskoeffizienten,
aber auch eine ziemlich niedrige
Wärmeleitfähigkeit aufweist. Falls daher sowohl die Endplatten als auch die Abstandsstäbe aus Invarstahl gemacht
sind, werden beim optischen Panzerschrank Ausdehnungen entsprechend
kleiner· Temperaturunterschiede verbleiben* Wenn jedoch ein aus Invarstahl gemachter Teil des Panzerschrankes
durch die Strahlung, von einem benachbarten heißen Element
erhitzt würde oder durch das fließende Gas wesentlich
stärker erhitzt würde als andere Teile des Panzerschrankes, so würden sich aus der niedrigen Temperaturleitfähigkeit ν,οη
.409022/0864
•Invarstahl eventuell große Temperaturdifferenzen· ergeben. Wenn jedoch andererseits ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit
wie Kupfer benützt würde, so .würde der Temperaturunterschied
von einem Punkt zum anderen Punkt des optischen Panzerschrankes sehr klein sein, aber die
hohe Wärmeausdehnung von Kupfer schon bei kleinen Temperaturunterschieden
würde eine beträchtliche Verzerrung des Panzerschrankes bewirken. Infolgedessen ist der hier
beschriebene optische Panzerschrank so konstruiert, daß er die erwünschten Eigenschaften eines Materiales wie Invarstahl,
das eine niedrige -Wärmeausdehnung aufweist, und eines Materials wie Kupfer, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit
aufweist, kombiniert.
Der Aufbau des optischen Panzerschrankes ist im Prinzip in Fig. ~5 gezeigt. Hier sind die Abstandsstäbe 27 bis J5o
aus einem Material wie Invarstahl gemacht, der sehr niedrige Wärmeausdehnung aufweist. Die Stäbe 27 bis ^o sind
in einem Kupfermantel· oder -schutz 51 bis 54 eingeschlossen,
und jeder Schutz ist fest einer einzigen der Endplatten 25 oder 26 angefügt. Die Mäntel 52 und 54, welche die
Stäbe 28 und Jo einschließen, sind in Fig. 9 .gezeigt. Es
ist zweckmäßig, alle Mäntel durch Befestigen von Flanschen 55 bis 58 an den Enden jedes der Mäntel 51 bis 54 durch
Befestigungsschrauben 59 direkt an der Endplatte 25 zu befestigen. Das andere Ende jedes Mantels wird mit einem
Flansch ausgestattet, der an der Endplatte 26 gleitend gelagert ist, so daß Längenausdehnungen der Mäntel in
keiner Weise irgendwelche mechanischen Kräfte oder Zusammenziehungen zwischen den Endplatten 25 und 26 verursachen,
so daß das Ausrichten der Endplatten im Hinblick zueinander
- 15 409822/0864
durch die Abstandsstäbe völlig bestimmt ist. Die Plansche
61 bis 64 an den Enden der Mäntel 51 bis 54 sind so
ausgebildet, daß sie an Befestigungsbolzen 65 gleiten,
welche an der Endplatte 26 befestigt sind, und so sind
die Mäntel gelagert und können sich frei aus/dehnen oder
zusammenziehen, ohne den Panzerschrank zu verzerren.
Zusätzliche Schilde können für die Endplatten 25 und 26
vorgesehen werden, um diese Platten vor der Hochtemperatur-Fläche des Lasers zu schützen, die sich gewöhnlich längs
der optischen Achse 2o des Lasers erstreckt. Zu diesem
Zwecke sind Kupferschilde 66 und 67 vorgesehen, um im
wesentlichen die Oberflächen der Endplatten abzudecken, die dem optischen Hohlraum ausgesetzt sind. Die Endplattenschilde
66 und 67 können an den Flanschen an den Enden der
Mäntel 51 bis 54 getragen werden, welche die Abstandsstäbe
umschließen und Jedes Endplattenschild hat eine genügend
große öffnung längs der Achse 2o, um nicht die .
Strahlung zwischen den Spiegeln zu blockieren, die an den
Endplatten getragen werden. So sind die Hochtemperaturflächen
defe Lasers ebenso wie Teile des Panzerschrankes, die der
Hitze aus den Leitungen, durch welche das gasförmige Lasermedium fließt, ausgesetzt sind, sämtlich durch Kupfer abgeschirmt,
um den Temperäturgradienten zu einem Minimum .zu bringen« -
Die-Mantel 51 bis 54, welche die Abstandsstäbe umschließen,
sind zusätzlich durch ein flüssiges Kühlmittel gekühlt, das in Kühlröhren herangeführt wird, die jedem Mantel beigefügt
sind. Zwei dieser Kühlrohre sind in Fig. 5 gezeigt. Ein
Kühlrohr ist dem Mantel.5I und ein anderes Kühlrohr 73 ist
dem Mantel 53 beigefügte Die Enden dieser Rohre 71a und 71b
- 16 409822/0864
sowie 73a und 73t» sind mit dem Kühl-Eingang und -Ausgang
durch Vielfachanschlüsse 75 bzw. "J6 verbunden, die innerhalb
des Lasergehäuses 1 angeordnet sind. Die Röhren 77 und 78 erstrecken sich von diesen Vielfachanschlüssen
durch die Gehäusewand zur Verbindung mit einer Kühlpumpe und einer Quelle der Kühlflüssigkeit. Der Eingangsfluß des
Kühlmittels durch jede der Rohrschlangen 71 bis 74 in Verbindung
mit den Mänteln 51 bis 54 ist vorzugsweise an den
gleichen Enden der Mantel, so daß - was immer sein mag - der
Abschwächungseffekt des Kühlmittels längs des Mantels
bei allen Mänteln in der gleichen Richtung in gleicher Weise wirkt. Natürlich neigt die Kühlflüssigkeit dazu, die
Temperatur der Abstandsstab-Mäntel 51 bis 54 und ebenfalls
die Temperaturen der Schilde 66 und 67, die in direktem Wärmekontakt mit den Abstandsstab-Mänteln sind, zu stabi-
lisieren und so' ist in der Wirkung die ganze Kupferabschirmung an der Innenseite des optischen Panzerschrankes flüssigkeitsgekühlt.
Im Betrieb wird die Temperatur der ganzen Kupferabschirmung
völlig gleich und so auch die Temperatur der Endplatten 25 und 26 und der Abstandsstäbe 27 bis 30, und zwar trotz
des beträchtlichen Temperaturunterschieds zwischen dem eintretenden und dem verlassenden Lasergas-Medium. Falls
die Abstandsstäbe und die Endplatten alle aus Invarstahl oder irgendwelchem anderen Material mit niedriger. Wärmeausdehnung
gemacht werden, wird eineminimale Ausdehnung dieser Teile eintreten und daher eine minimale Dejustierung des
Winkels θ der Spiegel-, 'die an den Endplatten getragen werden.
409822/0864
- 17 - ■
Der Verzerrungsparameter θ wird in Fig. 4 gezeigt, die
eine vereinfachte Darstellung des optischen Panzerschrankes ohne Mantel oder Schilde darstellt, von der Seite betrachtet.
Das Lasergas-Medium fließt in der Leitung, die durch Wände 19 und 21 (Fig. 2) im· optischen Panzerschrank
gebildet sind, in Richtung des Pfeiles 8o, und so sind
die Wände dieser Leitung, die unmittelbar an den oberen zwei Stäben 27 und 28 anliegen, auf wesentlich höhere
Temperatur'als die Wände dieser Leitung, die unmittelbar
an den unteren zwei Abstandsstäben 29 und Jo anliegen.
Infolgedessen gibt es eine ungleiche Ausdehnung der Abstandsstäbe,
die Länge L der oberen Stäbe 27 und 28 wächst um einen Betrag .AL an und als Ergebnis der größeren Ausdehnung
dieser oberen, zwei Abstandsstäbe tritt eine De- -. justierung des Winkels θ der Spiegel auf, welche den optischen Hohlraum Bilden. Die Größe dieser Dejustierung ist
■θ-
(ι)
aber .
/S, L = La ZivTp, deshalb Q- = La ^ T2 (2)
• . 4 D
wobei ä der Ausdehnungskoeffizient der Invar-Stäbe, ist und
/\T2 = Tp - T0 ist, wobei TQ die Temperatur der Endplatten
25 und 26. und T0 die.Temperatur.der Oberen zwei Stäbe 27
und 28 sind.
Die Größe von T2 kann durch Gleichsetzen der Energie, die
den. Stäben von den heißen Wänden der Gasflußleitung zugestrahlt werden, mit der Energie, die aus den Stäben an die
- 18 409822/ 0 86k
Endplatten gemäß
zwischen den Stäben und den End
platten zugeführt werden, abgeschätzt werden.
Die vom Leitungsnetz auf die Stäbe ausgestrahlte Energie ist
Pin= el
) dL
wobei T-, die Temperatur der Gasflußleitung ist, die unmittelbar
an den oberen zwei Stäben 27, und 28 anliegt, wobei e.^ und e2 die Emissionen der Wand bzw. des Stabes sind,
und wobei 6 die Stephen Boltzmann Konstante ist.
Die von den Stäben verlorene Energie ist
..2k d
out
wobei k die Wärmeleitfähigkeit der Stäbe ist.
Eine Gleichgewichtsbedingung ist erreicht, wenn der Stab genügend heiß ist, um soviel Hitze abzuführen, wie er selber
bekommt. Deshalb
el e2
6 (T1 4 - T
dL =
2k
(5)
Die Lösung dieser Gleichung unter der Annahme, daß sowohl T als auch ^Tp klein sind im Vergleich mit TQ, ergibt
2 6 T0^ dL et
kd2 , 2 L~ +
dL βχ e2
(6)
- 19 -
409822/0864
Das Einsetzen von Gleichung (6) in Gleichung (2) und das
Auflösen nach e^ bei e~ =1, und geeigneten Laserbedingungen, beispielsweise (L - 15© cm, d "= 5 cm) und mit
den Konstanten für Invar (k = O15 w/cm°C, und a'- Ιο" /
0C) gibt die in der graphischen Darstellung von Fig. l4
gezeigte Gerade, welche mit "invarabstandsstäben (kein
Temperaturschild)" bezeichnet ist. Man ersieht daraus für
eine Wandtemperatur der Gasflußleitung von ungefähr 5o C,
daß der DeJustierwinkel θ erheblich die erlaubte Dejustiergrenze
überschreitet, die empirisch für, den Laser gefunden
wurde und durch die mit "kritischer Justiergrenze" bezeichnete Gerade dargestellt ist. Es ist tatsächlich beobachtet
worden, daß die Ausgangsenergie aus'diesem Laser ohne Mäntel oder Schilder an den Stäben abzunehmen beginnt,
nachdem die Wände heiß wurden.
FaOsdie Stäbe anstelle von Invar aus Kupfer gemacht wurden,
so würde, die Dejustierung viel schlimmer sein, wie aus
Fig. l4 zu ersehen ist. Falls jedoch Kupfermäntel um die ,
Invarstäbe angeordnet sind, zeigt eine ähnliche Analyse,
daß die Invartemperatur lediglieh um.
2 | O T | + 2 | dL e | 1 e2 |
2c | I | dL e^ | ||
L e2 |
erhöht wird, wobei & die Wandstärke der Kupfermäntel ist.
Die sich ergebende verringerte Verzerrung^kann aus Fig.
durch die Gerade "Invarabstandsstabe mit wassergekühltem
Kupferschild" ersehen werden. Ein nach der vorliegenden Be-
- 2o -
40 9822 /0 86U
- 2ο -
Schreibung konstruierter und gelagerter Aufbau wird bei Gleichgewichtsbedingungen arbeiten, die sich bei
Wandtemperaturen der Gasflußleitung über loo°C ergeben können und der Betrieb über einige Stunden hinweg bei
diesen Bedingungen hat keine Abnahme der Laserausgangsenergie zur Folge»
In den Fig. 5 bis 13 sind verschiedene Details des Stützaufbaus
3 gezeigt, der den optischen Panzerschrank 2 vom mechanischen Boden 4 am Untergrund des Gehäuses I
stützt. Die Endplatten 25 und 26 des optischen Panzerschrankes
liegen auf Stützkonsolen 91 bis 93 auf und so
ist der Panzerschrank an drei Punkten unterstützt. Der Stützaufbau 3 berührt auch den mechanischen Boden 4 und
ist am mechanischen Boden 4 an drei Punkten 94 bis 96
unterstützt, welche im Detail im Hinblick auf die Fig. bis 13 beschrieben sind.
V/ie aus den Fig. 5 bis 7 zu ersehen, sind die Stützkonsolen
91 bis 93 abgerundete pilzförmige Stahlkonsolen, von denen
jede eine entsprechende speziell geformte Nut oder einen Kanal am Boden jeder Endplatte berührt. Die zwei Konsolen
91 und 92 sind mit einem Zwischenraum auf der Platte lol
angeordnet, die mit dem oberen Teil des Auflagers Io2 des
Stützaufbaues 3 fest verbunden ist. Die Höhe der Konsolen ist durch die Schraubverbindung mit den Schraubenmuttern
I05 und I06, die an die Platte lol starr befestigt sind,
einstellbar. In gleicher Weise ist die Konsole 93 der
Platte I07 am oberen Teil des Auflagers loS des Stützaufbaues
Ioj5 beigefügt und die Höhe dieser Konsole ist durch die
Schraubenverbindung der Konsolenachse I09 mit einer mit der
- 21 409822/0864
ÖAD ORIGINAL
Platte· Ιο? fest; verbundenen Schraubenmutter einstellbar.
Die abgerundeten Oberflächen der Konsolen 9I und 92 stehen
mit den abgewinkelten Nuten 111 und 112 am Boden der Endplatte 25 im Eingriff. Das abgerundete. Ende der Konsole
95-berührt eine ähnliche Nut 113 am Boden der Endplatte
26. Jede der Nuten wie Nut II3 enthält zwei abgeschrägte
Oberflächen 114 und 115* die von dem abgerundeten
Ende der Konsole berührt werden und so berührt jede Konsole
ihre beigeordnete Nut an zwei Punkten der Nut.
Die abgeschrägten Nuten 111 und 112 sind längs der Linien
116 und 117 ausgerichtet, welche die senkrechte Ebene durch
die Achse 2o des Lasers am gleichen Punkt und einem Kreuzungspunkt,
der vorzugsweise zwischen zwei Endplatten 25 und 26 liegt, schneiden. Der Winkel jeder dieser Linien
mit jener Ebene wird mit &> bezeichnet« Die Richtung der
Nut 113 am Boden der Platte 26 liegt in der gleichen Ebene
und ist mit der optischen Achse 2o des Laserhohlraumes parallel. ' ,
Wenn wir uns für einen Augenblick vorstellen, daß die drei Konsolen 91 bis 93 im Hinblick auf den mechanischen Boden
4 fest sind, dann funktionieren die Nuten und die Konsolen zum Stützen des Panzersehrankes wie folgt. Irgendeine Ausdehnung
der Abstandsstäbe 27 bis 30 verursacht, daß die Endplatte 26 längs der Achse .2o auf der Konsole 23 gleitet
und so bleibt die optische Achse 2o des Höhlraumes längs des gleichen Strahls im Hinblick auf die Konsolen und den
mechanischen Boden. Eine Querausdehnung der Endplatte 26
beeinflußt in keiner Weise diese Bedingung. Eine Querausdeh-
- 22 -
409822/0864
nung der Endplatte 25 verursacht ein Anwachsen des Abstandes zwischen den Nuten 111 und 112. Diese Änderung
des Abstandes zwischen den Nuten versetzt aber nicht die
Justierung der Platte 25 zur optischen Achse 2o, weil die Nuten, wie gezeigt, in gleicher V/eise abgewinkelt sind.
Die abgewinkelten Nuten verursachen, daß sich die Endplatte 25 längs der Achse 2o bewegt, wobei sie auf einu Querausdehnung
derselben anspricht, und diese Bewegung län^s der
Achse 2o wird nicht von irgendeiner Drehung der Endplatte 25 begleitet. So wird eine Dreipunktunterstützung des
optischen Panzerschrankes 2 am Stützaufbau J5 gewährleistet
von der Art, daß weder gleichförmige Längs- noch Querausdehnungen der Teile des optischen Panzerschrankes in einer
Änderung der Richtung oder der seitlichen Versetzung dqr optischen Achse 2o im Hinblick auf die Konsolen resultieren.
Insbesondere ändern diese Ausdehnungen und Zusammen-Ziehungen nicht die Richtung oder die Lage der optischen
Achse 2o irn Hinblick auf die Stützkonsole 91 bis 9J5. Ungleiche
Längsausdehnungen der Abstandsstäbe haben jedoch
einen Dejustierwinkel θ zur Folge, wie bereits oben beschrieben und erklärt, im Hinblick auf die Fig. 3 und 4.
Diese Dejustierung wird, wie im Hinblick auf die Figuren beschrieben, zu einem Minimum reduziert.
Der Stützaufbau J>, der die drei Konsolen auf Auflagen Io2
und Io8 trägt, wie bereits beschrieben, enthält ein massives, longitudinales Stützglied 121, wie in den Fig. 1, 2,
9 und 15 gezeigt, das die zwei Auflager starr verbindet.
Die dem Boden des Auflagers Io2 beigefügte Grundplatte 122
ist mit Stützpunkten 9^ und 95 verbunden, die den Aufbau 3
vom mechanischen Boden 4 her unterstützen. Eine andere
409822/0864
Grundplatte. 123, die dem Boden des Auflagers Io8 beigefügt
ist, ist mit dem anderen Stützpunkt: $6 verbunden. Diese
Stützpunkte sich auch in dem Diagramm von Pig* 13 dargestellt.
.
Die Stützpunkte 94 bis 96 für den Aufbau 3 sind in Vergrößertem
Maßstab in denPig* Io bis 12 gezeigt. Die Berührung mit dem mechanischen Boden- wird an jedem dieser Stützpunkte
"durch eine Stahlkugel hergestellt« An einem Punkt ist-sowohl die longitudinale als auch die Querbewegung
des Aufbaues 3 im Hinblick auf den mechanischen Boden 4
verähdert, weil die Kugel in keiner dieser drei Richtungen rollen kann* Andererseits kante die Kugel am Punkt 95 in
seitlicher Richtung laufen und die Kugel am Punkt 96 kann
in Längsrichtung laufen. Diese Bedingungen sindin Fig. Ij5
dargestellt. Wie in Pig. Io gezeigt* ist die Kugel 125
zwischen Vertiefungen in den der Auflager-Grundplatte 122'
und dem mechanischen Böden 4. angefügten Konsolen 128 und
I29 gefangen. Wie in Fig. 12 gezeigt-,, ist die Kugel I31
am Stützpunkt 96 in Längsnuten 132 und 133 der Konsolen
13^ und 135 enthalten, welche an der -Auflager-Grundplatte
123 und am mechanischen Boden 4 befestigt sind." In ähnlicher
Weise rollt am Punkt 95 die Kugel I36 in Quernuten 137 Und
138 der Konsolen I39 und 14o, welche der Grundplatte 122 und dem mechanischen Boden 4 angefügt sind.
Die Arbeitsweise und die Vorteile der Stützstruktur 3
der Stützpunkte vom mechanischen Boden können aus Fig. I3
ersehen werden. Irgendwelche Ausdehnung oder Zusammenziehung
des massiven Aufbaugliedes 121, welches die Auflager verbindet, bewegt nur das Auflager I08 in Längsrichtung in
409822/0864
bezug auf den mechanischen Boden und dies verursacht, daß
die Stützkonsole 9J5 sich innerhalb der Nut am Boden der
Endplatte 26 bewegt, ohne die Endplatte zu bewegen oder den optischen Panzerschrank zu stören. Diese. Längsausdehnung
des Gliedes 121 verursacht weder eine Drehung noch eine Verzerrung des Stützaufbaues J5, weil die Ausdehnung
nicht festgestellt wird. Eine Querausdehnung des Auflagers
Io2 und der Platte lol am oberen Teil dieses Auflagers,
welche eine Bewegung der Konsolen 91 und 92 voneinander weg bewirken, verursacht, daß der ganze optische Panzerschrank
sich leicht längs der Achse 2o gemäß der winkelmäßigen
Ausrichtung der Nuten am Boden der Endplatte 25 bewegt, in welchem diese Konsolen reiten. Eine Querausdehnung
der Auflager-Grundplatte 122 am Boden des Auflagers Io2 wird am Stützpunkt 95 erlaubt und so werden jene Ausdehnungen
abgestellt, ohne die Lage des Auflagers Io2 in Querrichtung hinsichtlich dem mechanischen Boden zu
verändern.
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung, wie in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel aufgezeigt, kommen bei dem Ausführungsbeispiel gut
zum Tragen, dasein Hochenergie-Flußgaslaser ist, der, wie beschrieben, durch Elektronenstrahl-Bestrahlung und elektrische
Entladung angeregt wird. Dieser Aufbau enthält den optischen Panzerschrank, der die Spiegel trägt, welche
den optischen Hohlraum für den Laser bilden und die Erfindung bezieht sich auf den Aufbau jenes optischen Panzerschrankes ■
und ist nicht auf die Verwendung in einem besonderen Typ eines Flußgaslasers, wie hier beschrieben, beschränkt.
Selbstverständlich könnten die Merkmale und Vorteile, die
- 25 - 409822/0864
sich auf die Konstruktion und die Benützung des hier beschriebenen
Panzerschrankes beziehen, von Fachleuten für andere Verwendungen in Laser- oder Maser-Systemen angepaßt
werden.
Merkmale des Stützaufbäues, der den optischen Panzerschrank von einem mechanischen Boden oder Bezugspunkt
ausstützt, haben bestimmte Vorteile bei der beschriebenen
Läserausführung, die mit den Vorteilen eines optischen
Panzerschrankes kombiniert werden, um eine gesamte Plattform zum Tragen des Spiegel-Lasersystems vorzusehen. Aufgrund
dieser Merkmale, werden jene Wärmeausdehnungen und -zusammenziehungen, welche das Ausrichten der Spiegel im
Hinblick zueinander und/oder im Hinblick auf den mechanischen Boden verändern wurden, zu einem Minimum reduziert
oder ganz vermieden. Während dieser Stützaufbau in Verbindung mit dem optischen Panzersehrank; wie hier beschrieben,
für einen Hochenergie-Flußgaslaser mit einer Anregung,
wie beschrieben, angepaßt ist, sollte es für Fachleute offensichtlich sein, daß dieser Stutzaufbau in anderen
Lasersystemen genau s'o gut benutzt werden konnte.
- Patentansprüche -
- 26 -
40 9.822/0864
Claims (1)
- PatentansprücheΛ.J Aufbau für einen optischen Hohlraum für einen Laser mit Spiegeln, die in räumlicher Beziehung zueinander stehen, um die optische Achse des Lasers zu bilden, dadurch gekennze ic. hnet, daß die Einrichtung zum Halten der Spiegel eine Vielzahl von Abstandskörpern enthält, deren A-bmessungen ausschließlich die räumliche Beziehung der Spiegel bilden, Abschirmeinrichtungen, welche die Abstandskörper umschließen und Einrichtungen mit starkem Wärmekontakt mit den Abschirmeinrichtungen, wobei die Abschirmeinrichtungen und die Einrichtungen für den Wärmekontakt mit ihnen dazu dienen, eine genügend gleichmäßige Temperatur der Abstandskörper aufrechtzuerhalten, so daß ihre Wärmeausdehnungen und -zusammenziehungen keine übermäßige Abweichung in der räumlichen Beziehung der Spiegel zueinander verursachen.2. Aufbau für einen optischen Hohlraum nach Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegel an zwei Endblöcken angebracht sind und die Abstandskörper jeweils an den Endblöcken angebracht sind, um die Endblöcke in räumlicher Beziehung zueinander zu halten.3. Aufbau für einen optischen Hohlraum nach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endblöcke an einem Stützaufbau irn Hinblick auf einen mechanischen Bezugspunkt derart gestützt sind, daß wenigstens ein Block- 27 409822/0864. - 27 -im Hinblick auf den mechanischen Bezugspunkt in Richtung der optischen Achse des Lasers bewegbar ist.4. ' Aufbau für einen optischen Hohlraum nach Anspruch 2 oder 5* dadurch ge kennzeichnet, daß die Abschirmeinriehtungj, welche die Abstandskörper umschließt, nur mit einem der Endblöcke fest verbunden ist.5«. Aufbau für einen optischen Hohlraum nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k- e η η ζ e i c h η et , daß die Abschirmeinrichtüng, welche die Abstandskörper umschließt, ein getrenntes Schild ,enthält, das jeden der Raumkörper einschließt. .6i Aufbau^für einen optischen Hohlraum nach Anspruch J>, dadurch g e k e η η ze i e h η e t s daß die ' Abschirmeinrichtung fest an dem anderen Endblöck angebrachtist.' .-'■"- .■- ;■'■■-7β Aufbau für einen optischen Hohlraum nach einem der Ansprüche 1 bis 6,, dadurch g e k e η nz e lehne t , daß mindestens drei Abstandskörper vorhanden sind.8. Aufbau für einen optischen Hohlraum· nach Anspruch J, dadurch g e k en η ζ e i c h ηe t , daß vier'Abstandskörper von im wesentlichen gleichen Abmessungen vorhanden sindj, deren Längsachse im wesentlichen parallel mit der optischen Achse des Lasers verläuft," und die räumlich getrennt voneinander angeordnet sind* um einen direkten Zugang zum optischen Hohlraum von wenigstens 2 entgegenliegenden Seiten zu gestatten'.;..■■ - 28 -409822/08849· Aufbau für einen optischen Hohlraum nach
Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß vier Abstandskörper räumlich getrennt voneinander an
den Ecken eines Parallelpipedon angeordnet sind.10. Aufbau für einen optischen Hohlraum nach
Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet ^ daß eine Einrichtung zum Hinlenken der Anregungsenergie zum optischen Hohlraum von einer Seite des Hohlraumes
zwischen Abstandskörpers vorgesehen ist und Einrichtungen zum Hinlenken eines Lasergas-Mediums durch den optischen Hohlraum vorgesehen sind, daß das genannte Gasmedium an einer Seite der zwei gegenüberliegenden Seiten eintritt und an der anderen Seite der zwei gegenüberliegenden Seiten wieder austritt«11. Aufbau für einen optischen Hohlraum nacheinem der Ansprüche 1 bis lo, dadurch gekennzeich net, daß die Abstandskörper aus einem Material mit
relativ niedriger Wärmeausdehnung und die Abschirmeinrichtung aus einem Material mit relativ hoher Wärmeleitfähigkeit gewählt wird.12. Aufbau für einen optischen Hohlraum nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
das infolge seines relativen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten gewählte Material für die Abstandskörper
Invarstahl ist.15. Aufbau für einen optischen Hohlraum nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennze lehnet,409822/0864 - 29 -daß das wegen seiner hohen Wärmeleitfähigkeit für die Abschirmeinrichtung gewählte Material Kupfer ist.14. Aufbau für einen optischen Hohlraum nach einem der Ansprüche· 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die in Wärmekontakt mit der Abschirmeinrichtüng stehende Einrichtung eine Kühlflüssigkeit mit.einer Einrichtung zur Leitung dieser Flüssigkeit gegen die Abschirmeinrichtüng enthält.15. . Aufbau für einen optischen.Hohlraum nach Anspruch j5 oder 6, dadurch g e k e η η ζ e i 0 h η e t ., daß der Stützaufbau zum Stützen der Endblöcke im Hinblick auf einen.mechanischen Bezugspunkt enthält zwei Auflager am Boden,des.genannten: anderen Endblockes, welche längs Linien ausgerichtet sind, die sich in einem Punkt schneiden, der in einer senkrechten Ebene liegt, die durch die optische Achse -des Lasers geht, und welche gleiche Winkel zur optischen Achse des Lasers einschliessen^ ein drittes Auflager.am Boden des Blockes an einer Verbindungslinie, die in der genannten Ebene liegt, und drei Stützen, von denen Jede eines der Auflager,berührt und auf denen die Endblöcke liegen, wobei die Auflager und die Stützen so angeordnet sind, daß Längs-Ausdehnungen und -Zusammenziehungen der unterstützten Teile in einer Richtung parallel zur optischen Achse und seitliche Ausdehnungen und Zusammenziehungen der unterstützten Teile in einer Richtung quer zur optischen Achse nicht zu einer übermäßigen Übertragung oder Änderung der Richtung, der optischen Achse im Verhältnis zu den drei Stützen führen.16. Aufbau für einen optischen Hohlraum nach4098 2 2/0864- 3ο -Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet , daß die Auflager Nuten sind, die sich am Boden der Endblöcke öffnen, und daß die Stützen nach oben stehende abgerundete Konsolen sind, die in die Nuten passen.17. Aufbau für einen optischen Hohlraum nach Anspruch 15 oder l6, dadurch gekennzeichnet , daß der Schnittpunkt der Verbindungslinien der zwei Auflager zwischen den Endblöcken liegt.18. Aufbau für einen optischen Hohlraum nach einem der Ansprüche 15 bis 17/ dadurch gekennz eichn e t , daß der Stützaufbau selbst an drei Punkten am mechanischen Bezugspunkt gestützt ist, daß der Stützaufbau im Hinblick auf,den mechanischen Bezugspunkt an einem . ersten dieser Punkte starr befestigt ist, in eine Richtung lediglich im Hinblick auf den Bezugspunkt am zweiten dieser Punkte beweglich ist und in einer Richtung quer zu dieser Richtung lediglich im Hinblick auf den Bezugspunkt am dritten dieser Punkte beweglich ist, wobei die eine Richtung parallel zur optischen Achse des Lasers ist und die Anordnungen dieser Punkte derartig sind, daß Ausdehnungen und Zusammenziehungen des Stützaufbaues in den genannten zwei Richtungen die Lage oder die Richtung der optischen Achse des Lasers im Hinblick auf den mechanischen Bezugspunkt nicht erheblich verändern.19« Aufbau für einen optischen Hohlraum nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet , daß die Lagerung an jedem der drei Bezugspunkte durch eine Kugel erfolgt, wobei die Kugel an jedem der zweiten und- 3-1 409822/0 86 4dritten Punkte zwischen gegenüber1iegendeti Nuten im Stützauf bau und dem hiechanisohen Bezugspunkt 'angeordnet ist* ■"-'■-.409822/0864
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US00308347A US3808553A (en) | 1972-11-21 | 1972-11-21 | Thermally stable laser resonator support assembly |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2357927A1 true DE2357927A1 (de) | 1974-05-30 |
DE2357927C2 DE2357927C2 (de) | 1984-03-08 |
Family
ID=23193623
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2357927A Expired DE2357927C2 (de) | 1972-11-21 | 1973-11-20 | Aufbau für einen optischen Hohlraum für einen Laser mit Spiegeln |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3808553A (de) |
JP (1) | JPS5922384B2 (de) |
CA (1) | CA993698A (de) |
CH (1) | CH580343A5 (de) |
DE (1) | DE2357927C2 (de) |
FR (1) | FR2207371B1 (de) |
GB (1) | GB1444404A (de) |
IL (1) | IL43591A (de) |
IT (1) | IT997600B (de) |
SE (1) | SE395796B (de) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1426161A (en) * | 1973-03-09 | 1976-02-25 | Avco Everett Res Lab Inc | Flowing-gas laser apparatus |
US3860889A (en) * | 1973-12-26 | 1975-01-14 | United Aircraft Corp | Stable platform structure for laser optics |
US3858122A (en) * | 1973-12-26 | 1974-12-31 | United Aircraft Corp | Vibration isolation in a gas laser |
US4030047A (en) * | 1976-04-28 | 1977-06-14 | Nasa | Opto-mechanical subsystem with temperature compensation through isothermal design |
EP0001032B1 (de) * | 1977-08-18 | 1981-02-25 | ELTRO GmbH Gesellschaft für Strahlungstechnik | Gaslaser mit transversaler Anregung |
US4456811A (en) * | 1982-06-21 | 1984-06-26 | Avco Everett Research Laboratory, Inc. | Method of and apparatus for heat treating axisymmetric surfaces with an annular laser beam |
JPS6024082A (ja) * | 1983-07-19 | 1985-02-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レ−ザ発振器 |
US4618223A (en) * | 1983-09-29 | 1986-10-21 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Thermoelectric actuator for mirror adjustment |
GB2194670B (en) * | 1983-12-29 | 1988-09-21 | Amada Eng & Service | High-speed axial flow type gas laser oscillator |
JPS61197830A (ja) * | 1985-02-28 | 1986-09-02 | Sanwa Tekki Corp | 油圧防振器 |
US4744634A (en) * | 1986-04-28 | 1988-05-17 | Hughes Aircraft Company | Method and apparatus for reducing the effects of vibrational disturbances on the frequency stability of a laser |
USRE34215E (en) * | 1986-04-28 | 1993-04-06 | Hughes Aircraft Company | Method and apparatus for reducing the effects of vibrational disturbances on the frequency stability of a laser |
JP2578913Y2 (ja) * | 1992-09-17 | 1998-08-20 | 関西電力株式会社 | 反射鏡支持装置 |
JP3858695B2 (ja) | 2000-05-30 | 2006-12-20 | 松下電器産業株式会社 | レーザ発振装置 |
US9421641B2 (en) * | 2011-12-28 | 2016-08-23 | Raytheon Company | System and method for providing thermal management of an obscured laser system |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1614585B2 (de) * | 1967-08-19 | 1971-09-23 | Optischer sender oder verstaerker |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4428743Y1 (de) * | 1965-04-12 | 1969-11-28 | ||
US3440563A (en) * | 1966-04-19 | 1969-04-22 | Spectra Physics | Kinematic mounting structure for laser resonator |
US3641454A (en) * | 1970-05-25 | 1972-02-08 | Atomic Energy Commission | Electron beam-pumped gas laser system |
US3702973A (en) * | 1970-09-17 | 1972-11-14 | Avco Corp | Laser or ozone generator in which a broad electron beam with a sustainer field produce a large area, uniform discharge |
-
1972
- 1972-11-21 US US00308347A patent/US3808553A/en not_active Expired - Lifetime
-
1973
- 1973-11-06 CA CA185,076A patent/CA993698A/en not_active Expired
- 1973-11-06 GB GB5144773A patent/GB1444404A/en not_active Expired
- 1973-11-07 IL IL43591A patent/IL43591A/en unknown
- 1973-11-12 SE SE7315266A patent/SE395796B/xx unknown
- 1973-11-20 DE DE2357927A patent/DE2357927C2/de not_active Expired
- 1973-11-21 JP JP48130317A patent/JPS5922384B2/ja not_active Expired
- 1973-11-21 FR FR7341411A patent/FR2207371B1/fr not_active Expired
- 1973-11-21 IT IT53814/73A patent/IT997600B/it active
- 1973-11-21 CH CH1637673A patent/CH580343A5/xx not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1614585B2 (de) * | 1967-08-19 | 1971-09-23 | Optischer sender oder verstaerker |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
IEEE Journal of Quantum Electronics QE-3(1967), Nr.2, S.66-72 * |
Proceedings of the IRE 49(1961), Nr.12, S.1954,1955 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS4984191A (de) | 1974-08-13 |
US3808553A (en) | 1974-04-30 |
JPS5922384B2 (ja) | 1984-05-26 |
IL43591A (en) | 1976-07-30 |
IL43591A0 (en) | 1974-06-30 |
DE2357927C2 (de) | 1984-03-08 |
IT997600B (it) | 1975-12-30 |
GB1444404A (en) | 1976-07-28 |
CH580343A5 (de) | 1976-09-30 |
SE395796B (sv) | 1977-08-22 |
CA993698A (en) | 1976-07-27 |
FR2207371A1 (de) | 1974-06-14 |
FR2207371B1 (de) | 1978-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2357927A1 (de) | Aufbau eines optischen hohlraumes fuer einen laser | |
DE69509638T2 (de) | System zur minimisierung der durch thermisch induzierte doppelbrechung bedingten depolarisation eines laserstrahls | |
DE2456687A1 (de) | Koaxialer gaslaser mit geschlossenem kreislauf und mehrfachrohr | |
DE2831023A1 (de) | Verfahren und einrichtung zum erhitzen eines durchsichtigen gasfoermigen mediums mittels konzentrierter sonnenstrahlung | |
DE2515709A1 (de) | Verfahren zur bearbeitung eines brennmaterials fuer einen kernreaktor | |
DE1298651B (de) | UEberkritischer heterogener Atomkernreaktor vom Druckkesseltyp | |
DE1564967A1 (de) | Kernreaktor-Brennelement | |
DE19549708B4 (de) | Laseroszillator | |
DE102018222873A1 (de) | Vorrichtung zur Bestimmung der Dicke eines Objekts | |
EP0438738A1 (de) | Quasi-optische Komponente für Mikrowellenstrahlung | |
DE69922321T2 (de) | Innere Struktur eines Kernreaktors mit Mittel zur Stabilisierung des Kühlmittelstromes | |
DE2832117C2 (de) | ||
DE2616555A1 (de) | Zylinderfoermiger langgestreckter ofen zur behandlung von material bei hoher temperatur in einer gasatmosphaere unter hohem druck | |
DE1614485B1 (de) | Optischer sender oder verstärker | |
DE3542839C2 (de) | ||
DE2735490A1 (de) | Durch verdampfung gekuehltes leitungssystem | |
DE3885897T2 (de) | Kühlvorrichtung zum Schutz eines länglichen Apparates gegen eine heisse Umgebung. | |
DE4425594C2 (de) | Monochromatorkristall-Einrichtung für Synchrotronstrahlung | |
DE2524639A1 (de) | Waermeuebertragungskanal | |
DE69216273T2 (de) | Verbinder für optische Faserkabel | |
DE2616447A1 (de) | Zylinderfoermiger langgestreckter ofen zur behandlung von material bei hoher temperatur in einer gasatmosphaere unter hohem druck | |
EP0069341A1 (de) | Flüssigmetall-Target für eine Spallationsneutronenquelle | |
DE3221625A1 (de) | Vorrichtung zur ueberwachung des inneren eines kernreaktors | |
DE2913461C3 (de) | Abgewinkelte Gasführung | |
DE2202268A1 (de) | Neutronenfluss-Messvorrichtung fuer fluessigkeitsgekuehlte Kernreaktoren |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OD | Request for examination | ||
Q176 | The application caused the suspense of an application |
Ref document number: 2411192 Country of ref document: DE |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |