DE2612657A1 - Stiftbefestigung fuer laser - Google Patents

Stiftbefestigung fuer laser

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DE2612657A1 DE19762612657 DE2612657A DE2612657A1 DE 2612657 A1 DE2612657 A1 DE 2612657A1 DE 19762612657 DE19762612657 DE 19762612657 DE 2612657 A DE2612657 A DE 2612657A DE 2612657 A1 DE2612657 A1 DE 2612657A1
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Richard Edward Epworth
Essex Harlow
Norman Derek Leggett
Peter Richard Selway
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Description

Deutsche ITT Industries GmbH P.R. Selway et al 16-6-4-4-1 78 Freiburg, Hans-Bunte-Str. 19 Dr.Rl./kn - 22. März 1976
DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG
FREIBURG I. BR.
Stiftbefestigung für Laser
Die Priorität der Anmeldung Nr. 13203/75 vom 1. April 1975 in England wird beansprucht.
Die Erfindung betrifft Stiftbefestigungen für Laser.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Stiftbefestigung für Laser geschaffen, die eine metallische Grundplatte besitzt, wobei aus der einen Seite der Grundplatte ein Zapfen herausragt und auf der anderen Seite ein Kühlkörper sitzt, auf dem im Betriebszustand an der einen Seite desselben ein Injektions-Laserplättchen befestigt ist, wobei ferner der Zapfen, die Grundplatte und der Kühlkörper einen Anschluß für das Laserplättchen darstellen, während der andere Anschluß durch eine Lasche dargestellt wird, die auf dem Grundkörper an der einen Seite entgegengesetzt zum Zapfen durch elektrisch isolierendes Material fixiert ist, so daß die Lasche sich über die Oberfläche des Grundkörpers erstreckt und auch nach oben hinzieht, wobei sie von der einen Seite des Kühlkörpers räumlich getrennt bleibt.
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Bei Laseranordnungen, bei denen der Halbleiterlaser auf einer derartigen Stiftbefestigung montiert ist und die optischen Achsen derselben parallel oder koaxial zu dem Zapfen der Stiftbefestigung liegen, erleichtert die Benutzung einer Lasche als Anschlußverbindung die Verwendung eines Lichtleiters zum Sammeln des gegen den Zapfen emittierten Lichtes. Dieses gesammelte Licht kann durch einen Fotosensor empfangen und zur Messung der ausgehenden Strahlungsleistung des Lasers verwendet werden.
Es folgt eine Beschreibung der Laseranordnung, die Stiftbefestigungen für Laser enthält, welche die Erfindung in einer bevorzugten Form verkörpern. Die Beschreibung bezieht sich auf die bei- . gefügten Zeichnungen, in denen die
Fig. 1 , 2 und 3 unterschiedliche .Ansichten der einen
Form der Stiftbefestigung für Laser darstellen,
Fig. 4 die perspektivische Ansicht eines Teils
der Stiftbefestigusig nach den Fig. 1,2 und 3 in einem größeren Maßstab verkörpert,
Fig. 5, 6 und 7 unterschiedliche Ansichten von anderen
Formen der Stiftbefestigung zeigen und
Fig. 8 und 9 zwei Modifikationen der Ausbildung der
Lasche zeigen, die bei den Stiftbefestigungen nach den vorhergehenden Figuren Verwendung findet.
In den Fig. 1, 2, 3 und 4 besteht der Körper der Stiftbefestigung aus der Grundplatte 10, von deren einer Seite ein Zapfen mit außenliegendem Gewinde herausragt und auf der anderen Seite ein Kühlkörper aus goldplattiertem Kupfer sitzt. Bei der einen Bau-
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weise liegt ein einheitlicher Aufbau vor, der gänzlich in Kupfer ausgeführt ist (mit Ausnahme der Goldplattierung), bei der anderen Bauweise liegt ein zweiteiliger Aufbau vor, bei dem der kupferne Kühlkörper 12 an der Grundplatte 10 und dem Zapfen 11, die beide aus bleifreiem Stahl sind, befestigt ist.
Der Zapfen ist längs seiner. Achse ausgebohrt und enthält damit eine Bohrung, in der der Lichtleiter 13 eingepaßt und eingedichtet ist. Der Bohrvorgang wird dabei bis in den Kühlkörper vorangetrieben und endet knapp vor dessen oberer Abschlußfläche. Auf diese Weise kann das innere Ende des. Lichtleiters 13 nahe an das Ende des Laserplättchens 14 herankommen, das z. B. durch Heißgaslöten auf der Seite 15 des Kühlkörpers 12 gebondet ist, wobei seine optischen Achsen koaxial zur Achse des Zapfens 11 zu liegen kommen. Gegebenenfalls kann ein nicht gezeigter Zwischenkühlkörper aus Diamant zwischen dem Halbleiterplättchen und dem Hauptkühlkörper 12 eingeschoben werden. Der Lichtleiter kann eine zusammengesetzte Struktur besitzen, bestehend aus einem Kernbereich, umgeben von einer Hülle, mit niedrigerem Brechungsindex, was jedoch nicht unbedingt erforderlich ist.
Den einen Anschluß für das Laserplättchen 14 liefert der Stift selbst, während der andere Anschluß durch eine dünne, elastische, zur Spitze hin abnehmende Lasche 16 gebildet wird. Diese Lasche, die herkoramlicherwei.se aus Phosphorbronze, Beryllium-Kupfer oder einer Nickellegierung besteht, wird aus einem 3 mm breiten und 0,8 mm starken Streifen hergestellt, der sowohl hinsichtlich der Breite als auch der Stärke gegen die Spitze 17 zu abnimmt, die mit dem Laserplättchen 15 in Kontakt ist. Auf diese Weise ist der Kontaktbereich zwischen der Lasche und dem Laser ein wesentlicher Teil des Gesamtbereichs der freiliegenden Oberfläche des Lasers, und es hat sich gezeigt, daß für manche Anwendungen entsprechende elektrische Kontakte durch Druck allein erzeugt werden können, wodurch sich die Notwendigkeit einer gebondeten Verbindung mit dieser Seite des Lasers erübrigt.
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Die Lasche 16 wird an der Grundplatte 10 zwischen zwei Ringen 18 und 19 aus Glas oder Keramik befestigt. Die charakteristische Impedanz der Lasche sollte vorzugsweise mit der niedrigen Impedanz des Laserplättchens übereinstimmen, und deshalb sind die Ringe verhältnismäßig dünn, etwa 0,3 mm. Die eine Möglichkeit, die Lasche und die Ringe an der Grundplatte zu befestigen, ist die Verwendung eines Klebers wie z. B. eines Epoxyharzes, das an den Außenkanten der Ringe aufgebracht wird. Besteht jedoch der Wunsch, jede Möglichkeit einer Verschmutzung des Lasers durch Dämpfe auszuschließen, die aus einem solchen Harz stammen, können die Ringe entsprechend metallisiert und mit der Grundplatte verlötet werden. Das kann zunächst die Ausbildung einer Zwischenanordnung der Lasche, Glas-zu-Metall-eingedichtet zwischen den Ringen, erforderlich machen. Wahlweise kann anstelle der zwei Ringe ein einziger Keramikring verwendet werden, der mit der Lasche zusammen erzeugt wurde, die bereits durch eine Wand radial eingedichtet wird. Falls das gewählte Verfahren zur Befestigung der Lasche und des Ringes oder der Ringe an der Grundplatte hohe Temperaturen erfordert, ist es nötig, das Anlöten des Lasers an den Kühlkörper in einem nachfolgenden Verfahrensschritt durchzuführen. Unter anderen Umständen kann das Auflöten des Lasers vor oder nach dem Fixieren der Lasche ausgeführt werden, je nachdem, was günstiger ist.
Die Konstruktion der Stiftbefestigung für Laser, wie sie in den Fig. 5, 6 und 7 gezeigt wird, ist ähnlich der in den vorhergehenden Figuren gezeigten, wobei der Hauptunterschied in der Form und dem Sitz der Lichtleitung 50 (gleiche Teile der beiden Konstruktionen sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen) liegt. Während die erste Konstruktion so ausgeführt ist, daß sie zu Meßzwecken einen Lichtausgang auf der Seite der Grundplatte besitzt, die gegenüber dem optischen Hauptausgang liegt, befinden sich bei dieser Konstruktion die beiden Ausgänge auf der gleichen Seite.
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Aus diesem Grund ist bei dieser Konstruktionsweise der mit einem Gewinde versehene Zapfen 51 nicht ausgebohrt, sondern massiv belassen. Anstelle einer Ausbohrung ist eine quadratische und flache Rille 52 in die obere Begrenzungsfläche der Grundplatte 10 gefräst, und zwar unmittelbar vor der Vorderseite des Kühlkörpers, an den später der Laser 14 gebondet wird. Die Rille 52 ist so dimensioniert, daß sie sich gerade einem quadratischen Lichtleiter 53 anpaßt, der sich von unterhalb des Lasers bis zur einen Seitenkante der Grundplatte 10 erstreckt.
Das innere Ende 53 des Lichtleiters ist auf 45 abgeschrägt, so daß Licht vom Laser, welches die obere Seitenwand des Leiters passiert, von dem abgeschrägten Ende reflektiert wird und dadurch im wesentlichen axial zum Leiter geführt wird. Wie in der zuvor beschriebenen Ausbildungsform kann der Leiter einen zweiteiligen Aufbau besitzen, der aus einem zentralen Kern besteht, der von einer Hülle mit einem niedrigeren Brechungsindex umgeben ist. Das Ausfräsen der Rille 52 wird kurz vor der anderen Seitenkante unterbrochen, so daß eine nicht gezeigte Kappe auf dem oberen Ring 18 befestigt werden kann, um eine abgedichtete Umhüllung des Laserplättchens 14 zu erzielen. Ein Leiter mit rechteckigem Querschnitt kann anstelle des quadratischen Leiters gesetzt werden. Es ist auch möglich, andere prismatische Formen zu verwenden. Die Verwendung eines prismatischen anstelle eines zylindrischen Körpers ist allgemein vorzuziehen, da die Facetten des ersteren den seitlichen Eingang der Laserstrahlung erleichtern und auch durch die entsprechende Ausrichtung des abgeschrägten inneren Endes zur Festlegung des Standorts des Leiters dienen können.
Die oben beschriebenen Befestigungen zeigen die gemeinsame Eigenschaft, daß die Lasche in einem sanften Bogen von 90 nach oben zieht, wobei sie ursprünglich parallel zur Grundplatte verläuft und dann an das Laserplättchen anstößt. Das führt dazu, daß die
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Lasche in der Mitte der Kurve wesentlich weiter von ihrer Grundebene entfernt ist als an den beiden Enden. Das läßt sich dadurch vermeiden, daß man bei der Lasche eine Ausbildungsform wählt, wie sie die Konstruktion aus den Fig. 8 und 9 zeigt. Diese Konstruktionen sind im wesentlichen die gleichen, wie zuvor im Zusammenhang mit den Fig. 1-; bis 4 beschrieben.
Bei der Konstruktion nach Fig. 8 erstreckt sich die Lasche 80 in einer Ebene, die im wesentlichen parallel zur oberen Begrenzungsfläche der Grundplatte 10 verläuft und dabei von ihr den gleichen Abstand hat wie zum Kühlkörper 12. Direkt vor dem Kühlkörper befindet sich ein scharfer rechtwinkliger Knick 81 in der Lasche, die sich danach in einer Ebene erstreckt, die im wesentlichen parallel und ähnlich weit entfernt ist von der Seitenwand wie vom Kühlkörper. Ein doppelter Winkel bei 82 sorgt für einen Abstand zwischen der Lasche und dem vorstehenden inneren Ende des Lichtleiters 13. Das dielektrische Zwischenstück 83, das an der Seite des Kühlkörpers angebracht ist, verhindert einen Kontakt zwischen der Lasche und dem Kühlkörper. Der gleiche Aufbau kann verwendet werden, um die Lasche der zuvor nach den Fig. 5, 6 und 7 beschriebenen Konstruktionen zu ersetzen.
In der Bauweise nach Fig. 9 entspricht die Lasche 90 der Lasche in Fig. 8 bis auf den zweiten Schenkel 91, der an der anderen Seite des Lichtleiters nach oben führt. Die zwei Schenkel sind durch den Querträger 92 verbunden, der gegen das Laserplättchen drückt. Dieser Querträger kann ein kurzes Werkstück mit Metallbesatz oder ein Metallband sein oder kann mit der übrigen Lasche aus einem Stück bestehen. Die gleiche Form der Lasche kann auch dazu benutzt v/erden, die Lasche in einer der zuvor im Zusammenhang mit den Fig. 5,6 und 7 beschriebenen Konstruktionen zu ersetzen.
Entweder eines oder beide Enden des Lichtleiters 13 in den Ausbildungsformen nach den Fig. 1,2 und 3, 4, 8 und 9 kann in einer
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nicht gezeigten Linse enden, die einmal das Licht vom Laser 14 besser sammeln soll und zum anderen das gesammelte Licht auf einen Brennpunkt richten soll. Derartige Linsen können zusammen mit den Lichtleitern in einem Stück ausgebildet sein oder plankonvexe Elemente darstellen, die an die Lichtleiter gebondet werden.
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Claims (18)

P.R. Selv/ay et al 16-6-4-4-1 Patentansprüche
1. Stiftbefestiguri'g für Laser mit einer metallischen Grundplatte, aus deren einer Seite ein Zapfen herausragt und auf deren anderer Seite ein Kühlkörper sitzt, auf dem im Betriebszustand an der einen Seite desselben ein Injektionslaserplättchen befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (11), die Grundplatte (10) und der Kühlkörper (12) den einen Anschluß für das Laserplättchen (14) bilden, während der andere Anschluß durch eine Lasche (16, 80, 90) gebildet wird, die auf der Grundplatte (10) auf der zu dem Zapfen (11) entgegengesetzten Seite mittels elektrisch isolierenden Materials befestigt ist und sich über die Oberfläche der Grundplatte und dann nach oben hin erstreckt, wobei sie im Abstand zum Kühlkörper (12) bleibt.
2. Stiftbefestigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lasche (16, 80, 90) am Fuße des Kühlkörpers (12) einen rechtwinkligen Knick macht und danach in einer Ebene im wesentlichen parallel zur Oberfläche der Grundplatte (10) verläuft, während sie in der anderen Richtung im wesentlichen parallel zur einen Seite des Kühlkörpers (12) verläuft.
3. Stiftbefestigung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ende der Lasche (90) zwei Schenkel aufweist, deren Enden über einen elektrisch leitenden Querträger (92) verbunden sind.
4. Stiftbefestigung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger (92) eine Metallbeschichtung enthält.
5. Stiftbefestigung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtleiter (13) die Strahlung aufnimmt,
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die sich in Richtung auf die Zapfenachse gegen die Grundplatte (10) hin von der entgegengesetzten Seite des Zapfens (11) ausdehnt, wobei der Lichtleiter (13) so ausgebildet ist, daß er die aufgenommene Strahlung auf eine Außenfläche der Stiftbefestigung leitet.
6. Stiftbefestigung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (13) aus einem Kern, umgeben von einer Hülle mit niedrigerem Brechungsindex, besteht.
7. Stiftbefestigung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (13) sich durch den Zapfen (11) in dessen Achsenrichtung erstreckt.
8. Stiftbefestigung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (13) an einem oder beiden seiner Enden in einer konvexen Linse endet.
9. Stiftbefestigung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (13) sich in einem rechten Winkel zum Zapfen erstreckt und mit einer geneigten Endfläche versehen ist, an der die aufgenommene Strahlung reflektiert wird.
10. Stiftbefestigung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (13) einen quadratischen oder rechtwinkligen Querschnitt besitzt.
11. Stiftbefestigung nach Anspruch 9 oder 1O7 dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (13) in einer Rille (52) der Grundplatte (10) sitzt und sich in Richtung der einen Seitenkante erstreckt.
12. Stiftbefestigung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lasche (16, 80, 90) aus Phosphorbronze, Beryllium-Kupfer oder einer Nickellegierung hergestellt ist.
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13. Stiftbefestigung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lasche (16, 8O, 90) an der Grundplatte (10) zwischen zwei Ringen (18, 19) aus Glas oder Keramik befestigt ist.
14. Stiftbefestigung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lasche (16, 8O, 90) radial an der Wand eines Keramikrings befestigt ist, der auf der Grundplatte (10) sitzt.
15. Stiftbefestigung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (10), der Zapfen (11) und der Kühlkörper (12) aus Kupfer bestehen, und zwar aus einem Stück.
16. Stiftbefestigung nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (10) und der Zapfen (11) einheitlich aus Stahl bestehen, während der Kühlkörper (12) aus Kupfer hergestellt ist.
17. Stiftbefestigung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite des Kühlkörpers (12) mit einem diamantenen Zwischenstück (83) versehen ist.
18. Stiftbefestigung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Laserplättchen (14) ein Dauerstrich-Injektionslaser ist.
60984 3/07
DE19762612657 1975-04-01 1976-03-25 Stiftbefestigung fuer laser Withdrawn DE2612657A1 (de)

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