DE2607333A1

DE2607333A1 - Glaslaserkoaxialroehre

Info

Publication number: DE2607333A1
Application number: DE19762607333
Authority: DE
Inventors: Manfred Huebner; Brian Johnson
Original assignee: LASER LIGHT GmbH; LASER-LICHT GmbH
Current assignee: Quante Lasertechnik 5600 Wuppertal De GmbH
Priority date: 1976-02-23
Filing date: 1976-02-23
Publication date: 1977-09-01
Also published as: GB1564863A; DE2607333C3; DE2607333B2; FR2341968A1; FR2341968B1

Description

JlAI iilJN J. A.JN WAJ-Ii. Hl D-2 HAMBURG 70, ZIESENISSTR.

■ TELEFON (040)652 96 56

DIPL. ING. H., SCHAEFER « Telegrammadresse:patentiwe

DIPL. PHYS. tf. SCHAEFER _{DATUM: 20 2 1976}

: _KSch/E/A

PATENTANWÄLTE SCHAEFER, D- 2 HAMBURG 70, ZIESENISSTRASSE 6 IHR ZEICHEN:

"Laser-Licht" Gesellschaft mit beschränkter Haftung 2000 Hamburg 74, Grusonstraße 55

Glaslaserkoaxialröhre

Die Erfindung betrifft eine Glaslaserkoaxialröhre mit einem Kapillarrohr, dessen Innenraum im Bereich des einen Endes des Kapillarrohres mit einem von einem konzentrisch zum Kapillarrohr angeordneten Außenrohr gebildeten, eine Kaltkathode enthaltenden Ringraum in Verbindung steht und dessen der Verbindungsstelle abgewandtes Ende einen der beiden Resonatorspiegel trägt.

Eine solche Röhre ist aus der DT-OS 2 3+3 358 bekannt. Bei ihr ist in einer das Außenrohr endseitig verschließenden Querwand das durch diese Wand hindurchgeführte Kapillarrohr befestigt, das mit einem Ende in den Ringraum hineinragt und dort an seinem Ende den anderen Resonatorspiegel trägt. Bei dieser Konstruktion und bei anderen bekannten Konstruktionen, bei denen das Kapillarrohr beispielsweise in beiden Querwänden des Außenrohres gehalten

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ist, ist die notwendige äußerst exakte Parallelstellung der beiden Resonatorspiegel nur unter großen Mühen bei der Herstellung zu gewährleisten. Im Betrieb stellt sich dann heraus, ob die Parallelstellung tatsächlich ausreicht. Es gibt daher bei der Herstellung solcher Röhren sehr viel Ausschuß. Andere bekannte Konstruktionen verschließen die Kapillare endseitig mit einer Klarglasscheibe oder z. B-. mit einem Brewster-Fenster und sehen an dieser Stelle einen über Einstellmittel mit der Röhre verbundenen Spiegel vor. Dieser Spiegel kann zwar während des Betriebes justiert werden, jedoch ist er störanfällig, beispielsweise anfällig gegen Verschmutzung, Stöße u. dgl.. Der Anschluß des Spiegels über ein biegbares Metallrohr erfordert bei den üblichen Glasröhren Glas-Metallübergänge, die die Röhre teuer und bruchempfindlich machen.

Auf dem Gebiet der Parallelarmlaserröhren, bei denen das Außenrohr parallel neben dem Kapillarrohr angeordnet ist, kennt der Stand der Technik eine insbesondere für die Massenproduktion wesentlich vorteilhaftere Einstellmöglichkeit. Die Resonatorspiegel werden an die Kapillarenden grob justiert befestigt. Nach Inbetriebnahme der Röhre wird eine Feinjustierung durch eine mit den freien Enden des Kapillarröhres und des Außenrohres verbundene Distanzvorrichtung bewirkt..Bei dieser Feinjustierung wird das Kapillarrohr geringfügig verbogen bis die Spiegel parallel stehen. Der Hauptnachteil der Parallelschenkelröhre

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ist ihr großer Platzbedarf und ihre durch den asymmetrischen Aufbau bewirkte thermische Instabilität.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Glaslaserkoaxialröhre der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfacher Herstellbarkeit eine möglichst einfache Möglichkeit zur Feinjustierung der Parallelstellung der Resonatorspiegel bietet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Kapillarrohr und dem Außenrohr ein konzentrisches Zwischenrohr angeordnet ist, das an seinem zu der Verbindungsstelle der beiden Räume gelegenen Ende mit dem Kapillarrohr und an seinem anderen Ende mit dem Außenrohr verbunden ist, wobei der andere Resonatorspiegel an der das verbindungsseitige Ende des Außenrohres verschließenden Querwand angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Röhre läßt sich in der üblichen Ausführung aus Glas in einfacher Weise vom Glasbläser herstellen, indem die Rohre nacheinander an ihren Enden miteinander verbunden werden. Dabei kommt es auf die genaue Zentrierung der Rohre nicht an. Die Spiegel können in der bekannten Weise nach Grobjustierung befestigt werden. Die erforderliche Feinjustierung der Spiegel kann analog zur Feinjustierung der Parallelschenkelröhre durch Distanzverstellung des freien Endes des Kapillarrohres gegenüber

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den miteinander verbundenen freien Enden des Zwischenrohres und des Außenrohres vorgenommen werden. Die vorliegende Erfindung schafft erstmals eine Koaxialröhre, die diese Feinjustiermöglichkeit zuläßt. Die sonst üblichen Hilfsmittel, wie beispielsweise die thermisch äußerst instabile Einspannung der gesamten Röhre in einem Hilfsrahmen bzw. am Kapillarende oder an der das Außenrohr verschließenden Querwand angeordnete verstellbare Spiegelträger können entfallen. Die Herstellungskosten einer solchen Röhre können unter Beibehaltung aller guten Eigenschaften der Koaxiallaserröhre, wie beispielsweise der günstigen Außenabmessungen, entscheidend gesenkt werden. Von Vorteil gegenüber der Parallelschenkelröhre ist die Tatsache, daß bei der Feinjustierung das Kapillarrohr wesentlich weniger in sich gebogen wird. Vielmehr gibt anstelle des dickwandigen Kapillarrohres der Obergangsbereich zum Zwischenrohr bzw. das Zwischenrohr nach, so daß das Kapillarrohr in sich gerade bleibt. Dadurch wirken sich im Betrieb auftretende, thermisch bedingte Verbiegungen weniger stark aus. Ohnehin ist die erfindungsgemäße Röhre durch ihren symmetrischen Aufbau der Seitenarmröhre in bezug auf die thermische Stabilität überlegen.

Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Glaslaserkoaxialröhre dadurch gekennzeichnet, daß am offenen Ende des Zwischenraumes zwischen dem Zwischenrohr und dem Kapillarrohr eine Ab-

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standshalterung angeordnet ist. Eine solche Abstandshalterung ermöglicht die Feinjustierung und wird vorteilhaft in dem Zwischenraum angeordnet, wo sie nach außen hin vor Verstellung geschützt an einem Platz sitzt, an dem sie den Raumbedarf der Röhre, insbesondere deren wichtigen Außendurchmesser nicht erhöht.

Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Glaslaserkoaxialröhre dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung abstands- und umfangsverstellbar ausgebildet ist. Auf diese Weise kann bei der FeinJustierung der Röhre sehr schnell die gewünschte Verbiegungsrichtung und das Verbiegungsmäß ermittelt werden, wodurch sich die zur Feinjustierung erforderliche Zeit auf Grund systematischer Arbeitsweise stark reduzieren läßt.

Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Glaslaserkoaxialröhre dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung aus einem in den Zwischenraum treibbaren Keil besteht. Ein solcher an der erforderlichen Umfangssteile bis zur erforderlichen Tiefe eingetriebene Keil, der beispielsweise anschließend durch Verklebung gesichert wird, stellt die einfachste und kostengünstigste Möglichkeit zur Feinjustierung dar.

Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Glaslaserkoaxial-

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röhre dadurch gekennzeichnet, daß in der Querwand ein mit dem Kapillarrohr fluchtendes Kapillarrohrstück angeordnet ist, das an seinem äußeren Ende den Resonatorspiegel trägt. Dieses Kapillarrohrstück kann in besonders einfacher Weise zur Befestigung des Resonatorspiegels dienen. Insbesondere kann auf beiden Seiten dieselbe Befestigungsmethode und derselbe Spiegeltyp verwendet werden. Außerdem ergibt dieses Kapillarrohrstück eine Verlängerung des Hohlraumresonators und somit eine verbesserte Steuerung bzw. Beeinflussung der im Hohlraumresonator auftretenden Moden.

Schließlich ist die erfindungsgemäße Glaslaserkoaxialröhre vorteilhaft dadurch gekennzeichnet, daß das Kapillarrohrstück an seinem inneren Ende ein Brewster-Fenster trägt. Mit dieser Konstruktion kann in sehr einfacher und kostengünstiger Weise zusätzlich ein Brewster-Fenster angeordnet werden, das eine Polarisierung des Strahles ermöglicht.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt gemäß Linie 1 - 1 in Fig. 2 und Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2 - 2 in Fig. 1.

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Die dargestellte Laserröhre ist aus Glas hergestellt. Ein Kapillarrohr 1 ist, wie Fig. 1 zeigt, endseitig mit einem Zwischenrohr verbunden. Das Zwischenrohr 2 ist koaxial zum Kapillarrohr 1 ausgerichtet und geht an der Verbindungsstelle 3 in einer glasblastechnisch einfach herstellbaren Innenwölbung in die Wand des Kapillarrohres über. Das andere Ende des Zwischenrohres 2 ist bei 4 nach außen umgewölbt und mit dem Ende eines konzentrisch angeordneten Außenrohres 5 verbunden. Auch diese Obergangsstelle kann glasblastechnisch einfach hergestellt werden.

In einem axialen Abstand von dem inneren Ende 3 des Kapillarrohres 1 ist das Außenrohr 5 mit einer Querwand 6 verschlossen, in der konzentrisch zum Kapillarrohr 1 ein Kapillarrohrstück 7 eingesetzt ist. Dieses trägt an seinem inneren Ende ein unter dem Brewster-Winkel von ca. 55° zur Rohrachse angeordnetes Brewster-Fenster 8. Ein Resonatorspiegel 9 ist am äußeren Ende des Kapillarrohres 1 und ein weiterer Spiegel 10 am äußeren Ende des Kapillarrohrstückes 7 angeordnet.

Zwischen dem Außenrohr 5 und dem Zwischenrohr 2 ist ein zylindrisches Kathodenblech 11 achsparallel eingesetzt. Es liegt am einen Ende gegen die Querwand 6 an und ist am anderen Ende durch Eindrückungen 12 in der Außenwand 5 gehalten. Zwischen den Eindrückungen 12 und dem Ende des äußeren Ringraumes bei 4 bleibt

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Platz für zusätzliche Einrichtungen, wie beispielsweise Getteranordnungen u. dgl.. Die Kathode 11 ist mit einem durch das Außenrohr 5 geführten Anschlußdraht 13 verbunden. Ein Anodendraht 14 ist in der Nähe des Spiegels 9 durch die Wand des Kapillarrohres 1 geführt. Die zur Anregung des Lasereffektes erforderliche Gasentladung brennt zwischen Anode 14 und Kathode 11, also über den wesentlichen Bereich des in Fig. 1 verkürzt dargestellten Kapillarrohres.

Am offenen Ende des Zwischenraumes 15 zwischen dem Kapillarrohr 1 und dem Zwischenrohr 2 ist auf das Kapillarrohr 1 ein konischer Ring 16 aufgeschoben. Dieser Ring 16 trägt einen Keil 17, der gleitend verschiebbar auf dem Ring 16 sitzt. Die Herstellung der Röhre erfolgt in üblicher Weise. Vor Einsetzen der Querwand 6 wird das Kathodenblech 11 und die Gettervorrichtungen u. dgl. eingebracht. Auch das Brewster-Fenster 8 wird vor Einsetzen der -Querwand 6 an dem bereits in dieser angeordneten Rohrstück 7 befestigt.

Nach Fertigstellung der Röhre wird diese mit den Spiegeln 9 und 10 versehen, die nach Grobjustierung z. B. durch Verklebung gesichert werden. Die Röhre wird gereinigt, mit Gas gefüllt und in Betrieb genommen. Während des Betriebes wird nun unter Beachtung des Laserstrahles der Keil 17 in den Zwischenraum

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hineingetrieben. Entspricht die beobachtete Veränderung nicht der gewünschten Veränderung des Strahlbildes, so wird die Justieranordnung um die Kapillarachse gedreht, bis die gewünschte Winkelstellung der Justierrichtung ermittelt ist. Der Keil 17 wird nun bis zur Beseitigung des Justierfehlers in Achsrichtung bewegt.

Der Keil 17 kann mit dem konischen Ring 16 als fest verbundene Einheit ausgebildet sein, die im Anschluß an den Justiervorgang durch Verkleben gesichert wird. Diese beiden Teile 16 und 17 können jedoch auch durch geeignete mechanische Verstellvorrichtungen, wie Justierschrauben u. dgl. verbunden sein. In einfachster Ausbildung kann ein Keil allein verwendet werden, der einfach zwischen das Zwischenrohr 2 und das Kapillarrohr 1 getrieben wird.

-PATENTANSPRÜCHE-

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

/ 1. JGlaslaserkoaxialröhre mit einem Kapillarrohr, dessen Innenraum im Bereich des einen Endes des Kapillarrohres mit einem von einem konzentrisch zum Kapillarrohr angeordneten Außenrohr gebildeten, eine Kaltkathode enthaltenden Ringraum in Verbindung steht und dessen der Verbindungsstelle abgewandtes Ende einen der beiden Resonatorspiegel trägt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kapillarrohr (1) und dem Außenrohr (5) ein konzentrisches Zwischenrohr (2) angeordnet ist, das an seinem zu der Verbindungsstelle der beiden Räume gelegenen Ende (3) mit dem Kapillarrohr und an seinem anderen Ende (4) mit dem Außenrohr verbunden ist, wobei der andere Resonatorspiegel (10) an der das verbindungsseitige Ende des Außenrohres verschließenden Querwand (6) angeordnet ist.
2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am offenen Ende des Zwischenraumes (15) zwischen dem Zwischenrohr (2) und dem Kapillarrohr (1) eine Abstandshalterung (16, 17) angeordnet ist.
3. Röhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die HaI-

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terung (16, 17) abstands- und umfangsverstellbar ausgebildet ist.
4. Röhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung aus einem in den Zwischenraum treibbaren Keil (17) besteht.
5. Röhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Querwand (6) ein mit dem Kapillarrohr (1) fluchtendes Kapillarrohrstück (7) angeordnet ist, das an seinem äußeren Ende den Resonatorspiegel (10) trägt.
6. Röhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapillarrohrstück (7) an seinem inneren Ende ein Brewster-Fenster (8) trägt.

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