DE2714494B2

DE2714494B2 - Justiervorrichtung für ein in einer Trägerplatte angeordnetes optisches Element

Info

Publication number: DE2714494B2
Application number: DE19772714494
Authority: DE
Inventors: Kurt 8190 Wolfratshausen Habenschaden; Heinz 8045 Ismaning Lehna
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-03-31
Filing date: 1977-03-31
Publication date: 1979-02-01
Also published as: DE2714494C3; DE2714494A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Justiervorrichtung für ein in einer Trägerplatte angeordnetes optisches Element, bei dem die Trägerplatte mit drei an den Ecken eines Dreiecks liegenden Justierschrauben versehen ist, insbesondere für einen Reflektorspiegel eines optischen Resonators.

In optischen Anordnungen, z. B. zur Erzeugung oder zur Verstärkung kohärenter Strahlung (Laser), müssen die optischen Elemente, z. B. die Reflektorspiegel des optischen Resonators, möglichst genau einjustiert werden. Dabei muß die einmal vorgenommene Justierung eines optischen Elements unabhängig von mechanischen und/oder thermischen Einflüssen über längere Zeit erhalten bleiben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Justiervorrichtung für ein optisches Element, z. B. für einen Resonatorspiegel eines Lasers, zu schaffen, bei der nach erfolgter Einstellung eine optimale Justierung des 5 optischen Elements erhalten bleibt Außerdem soll ein schnelles und lagerichtiges Auswechseln des optischen Elements möglich sein.

Diese Aufgabe wird bei einer Justiervorrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Justierschrauben mittels einer radial wirkenden, spannzangenartigen Klemmung spielfrei und schwergängig eingestellt sind, daß ein Widerlager mit drei Lagerstellen für die Justierschrauben vorgesehen ist und an jeder Lagerstelle eine die Trägerplatte

is umgreifende Federklammer eingehängt ist, die um eine durch die Mittelachse der Justierschrauben verlaufende, hierzu senkrechte Achse drehbar gelagert ist und mit dem freien Ende derart gegen die Justierschraube drückt daß nur eine resultierende Kraft längs der

Mittelachse auftritt

Eine derartige Vorrichtung ist in vorteilhafter Weise so aufgebaut, daß nach erfolgter Einstellung keine verstellenden Kräfte, wie sie beim Kontern von Einstellelsmenten, bei Wärme-, Schottel- und Schockbe lastungen auftreten, mehr eingeleitet werden. Die spezielle Lagerung der Justierschrauben mittels der Federklammern an dem Widerlager der Trägerplatte ermöglicht einen spannungsfreien Ausgleich der Trägerplatte bei Temperaturschwankungen. Diese An- Ordnung gewährleistet außerdem, daß die von den Klammern erzeugten Kräfte jeweils axial und konzentrisch auf die Justierschrauben übertragen werden und somit an der Trägerplatte keine Biegemomente entstehen können. Ein Auswechseln des optischen Elements schließlich ist ohne weiteres durch Wegschwenken der drei Federklammern möglich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Patentanspruchs 1 sind den Merkmalen der Unteransprüche zu entnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel einer Justiervorrichtung nach der Erfindung wird im folgenden an Hand von Zeichnungen näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt eine Vorderansicht der Justiervorrichtung;

Fig.2 zeigt eine Draufsicht im Schnitt U-II nach

F i g. 3 zeigt eine weitere Vorderansicht im Schnitt IH-IlI nach F ig. 2 und Fig.4 zeigt in schematischer Darstellung eine optische Anordnung für kohärente Strahlung (Laser) mit einer erfindungsgemäßen Justiervorrichtung.

Die Justiervorrichtung besteht aus einer Trägerplatte 1, in die eine ein optisches Element 2, z. B. einen Resonatorspiegel eines Lasers, tragende Fassung 3

ν-, zentral eingesetzt ist. Die Trägerplatte ist im wesentlichen dreieckig, so daß sie drei durch ein Dreieck miteinander verbindbare Eckbereiche 4, S und 6 aufweist. An beiden Seiten der Trägerplatte verlaufen von diesen Eckbereichen Versteifungswände 33 zu der

ho die Fassung 3 des optischen Elements 2 aufnehmenden Mitte der Trägerplatte hin, so daß diese von sich aus bereits eine gewisse Steifigkeit und Stabilität besitzt. Zur Halterung der Trägerplatte 1 dient eine Wand 7, z. B. eine Gehäusewand eines Laseraufbaus, als; Widerla-

h) ger, an dem drei Lagerstellen 8, 9 und 10 vorgesehen sind, die den drei Eckbereichen 4, 5 und 6 der Trägerplatte gegenüberliegen und somit ebenfalls durch ein Dreieck miteinander verbindbar sind. An den

Eckbereichen der Trägerplatte sind jeweils geschlitzte Klemmbacken 34, 35 und 36 vorgesehen, in welche senkrecht zur Zeichenebene jeweils eine Justierschraube 11, 12, 13 eingeschraubt ist Der Schlitz 14 des Klemmbackens ist quer zur Längsrichtung der Justierschrauben und damit quer zu seirer Längsrichtung jeweils von einer Klemmschraube 15,16,17 durchsetzt Die Klemmbacken bilden somit für die Justierschrauben eine radial wirkende spannzangenartige Klemmung, mittels welcher die Justierschrauben spielfrei und schwergängig eingestellt werden. Dabei ist die Klemmlänge, d.h. die von den Klemmbacken eingespannte Gewindelänge der Justierschrauben so bemessen, daß ein nachträgliches Kontern und somit ein eventuelles Verstellen nicht mehr erforderlich ist Die Justierschrauben stehen beiderseits an der Trägerplatte mit ihren Enden vor, wobei an dem dem Widerlager 7 zugekehrten Ende jeder Justierschraube jeweils eine Kugel 18, 19, 20 zentrisch eingesetzt und fest mit der Justierschraube verbunden ist Die Lagen..ellen 8,9 und 10 des Widerlagers 7 sind zur Lagerung der Kugeln 18, 19 und 20 in spezieller Weise ausgebildet Die erste Lagerstelle 8 des Widerlagers ist zur Kugelauflage mit einer 90°-Spitzsenkung 21 versehen, die Kugelauflage der gegenüberliegenden zweiten Lagerstelle 9 des Widerlagers weist eine waagrechte Rille 22 mit 90°-Flankenwinkel auf und die Kugelauflage der dritten, an der Spitze des Dreiecks angeordneten Lagerstelle 10 des Widerlagers ist mit einer ebenen Fläche 23 ausgebildet Die Kugeln 18, 19 und 20 und damit die Justierschrauben 11,12 und 13 werden mit drei starken Federklammern 24, 25 und 26 in die Lagerstellen des Wider agers gedrückt Diese Federklanvnern sind an jeder Lagerstelle des Widerlagers mittig und drehbar mit zwei Lagerschenkeln 27, 28 bzw. 29,30 bzw. 31, 32 eingehängt, d. h. die Federklammern sind um eine Drehachse drehbar, welche senkrecht zu der Mittelachse der Justierschrauben gerichtet ist. Die Federklammern umgreifen infolge der aus Fig.2 ersichtlichen Form die Klemmbacken der Trägerplatte und drücken mit ihren freien Enden 38, 39, 40 federnd und konzentrisch gegen die Justierschrauben.

Diese Lagerung ermöglicht einen spannungsfreien Ausgleich der Trägerplatte bei Temperaturschwankungen. Außerdem gewährleistet die Lagerung und Ausbildung der Federklammern, daß die von den Klammern erzeugten Kräfte jeweils axial und konzentrisch in Richtung der Pfeile 37 (Fif.2) auf die Justierschrauben übertragen werden und somit an der Trägerplatte keine Biegemomente entstehen können.

Darüber hinaus verhindert die zentrale Lage des einzustellenden optischen Elements in der Trägerplatte, daß eventuell auftretende Biegemomente in dieser Platte, hervorgerufen durch eine Verwhdung oder Verkippung der drei Lagerstellen des Widerlagers, zu einer Dejustierung des optischen Elements führen.

Ein leichtes Auswechseln des optischen Elements ist durch einfaches zur Seite Schwenken der Federklammern 24,25 und 26 möglich.

ι Die eine optische Anordnung für kohärente Strahlung (Laser) schematisch darstellende F i g. A zeigt in einem Schnitt ein rechteckiges, kastenförmiges Gehäuse 41, welches als Aufnahmeeinrichtung für das nicht näher dargestellte stimulierbare Medium u.id dessen Anregungslichtquelle sowie als Träger für olle Funktionselemente ausgebildet ist Infolge seiner Form weist das Gehäuse 41 zwei miteinander über Längswände und den Boden 44 verbundene, zueinander parallele Seitenwände 45 und 46 auf. Dabei bildet die eine Seitenwand 45 eine mit der Aufnahmeeinrichtung fest verbundene Basis zur Aufnahme eines Resonanzreflektors 47, welcher in der optischen Achse des Resonators in der Seitenwand 45 gehalten ist Zugleich bildet diese Gehäusewand eine Referenzfläche 48 für den zweiten Resonanzreflektor 49, welcher in einem zu der Aufnahmeeinrichtung relativ bewegbaren Element in der optischen Achse des Resonators gehalten ist. Dieses, den zweiten Reflektor 49 tragende Element ist von der im wesentlichen dreieckförmigen Trägerplatte 1 gebildet, die mittelbar mit der den ersten Reflektor 47 tragenden Basis 45 verbunden ist. Als Verbindungsmittel sind drei Abstandsstäbe vorgesehen, von denen in Fig.4 nur die Stäbe 51 und 52 zu sehen sind, da der dritte Stab von dem ersten Stab 51 verdeckt ist. Die

jo Alistandsstäbe sind so angeordnet, daß — von der Seite der Aufnahmeeinrichtung her gesehen — eine gedachte Verbindung der Stäbe miteinander ein auf einer Ecke stehendes Dreieck ergeben würde. Die Trägerplatte 1 ist mit den bereits erwähnten Justierschrauben 11, 12

s-, und 13 versehen, in deren den Abstandsstäben zugewandtem Ende jeweils eine Kugel 18, 19 und 20 eingesetzt ist. Die mechanische Verbindung der Trägerplatte mit den als Widerlager dienenden Abstandsstäben erfolgt über die ebenfalls bereits

.ίο erwähnten Federklammern 24, 25 und 26, die einerseits konzentrisch gegen die freien Enden der Justierschrauben drücken und andererseits mit ihren Lagerschenkeln die Abstandsstäbe umgreifen und drehbar an diesen gelagert sind und außerdem um den Außenrand der

v, Trägerplatte herumgeführt sind. Die Abstandsstäbe sind nur an der Referenzfläche 48 fest mit der Gehäuseseitenwand 45 verbunden. Dort sind die Abstandsstäbe an ihrem einen Ende mittels Schrauben an der Basis gelagert, während sie mit ihrem anderen Ende axial

••in verschiebbar in der gegenüberliegenden Gehäuseseitenwand 46 gelagert sind. Bei einer Anordnung nach Fig. 4 bleibt auch bei Temperaturschwankungen innerhalb der Anordnung eine planpara'.lele Einstellung der Reflektoren zueinander stets erhalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Justiervorrichtung für ein in einer Trägerplatte angeordnetes optisches Element, bei dem die Trägerplatte mit drei an den Ecken eines Dreiecks liegenden Justierschrauben versehen ist, insbesondere für einen Reflektorspiegel eines optischen Resonators, dadurch gekennzeichnet, daß die Justierschrauben (11,12,13) mittels einer radial wirkenden, spannzangenartigen Klemmung (15, 16, 17,34,35,36) spielfrei und schwergängig eingestellt sind, daß ein Widerlager mit drei Lagerstellen (8,9, 10) für die Justierschrauben (U, 12,13) vorgesehen ist und an jeder Lagerstelle eine die Trägerplatte (1) umgreifende Federklemme (24, 25, 26) eingehängt ist, die um eine durch die Mittelachse der Justierschraube verlaufende, hierzu senkrechte Achse drehbar gelagert ist und mit dem freien Ende (38,39,40) derart gegen die Justierschraube drückt, daß nur eine resultierende Kraft längs der Mittelachse auftritt

2. Justiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem den Lagerstellen (8,9, 10) des Widerlagers (7) zugekehrten Ende der Justierschrauben (11,12,13) jeweils eine Kugel (18, 19,20) zentrisch eingesetzt ist und die Kugelauflage der ersten Lagerstelle (8) mit einer Spitzsenkung (21), die Kugelauflage der zweiten Lagerstelle (9) mit einer Rille (22) und die Kugelauflage der dritten Lagerstelle (10) mit einer ebenen Fläche (23) ausgebildet ist

3. Justiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Justierschrauben (11, 12, 13) in an den Eckbereichen (4, 5, 6) der Trägerplatte (1) vorgesehene in Längsrichtung der Justierschrauben geschlitzte Klemmbacken (34, 35, 36) eingesetzt sind und der Schlitz (14) eines jeden Klemmbackens von einer qi'er zur Längsrichtung der Justierschraube verlaufenden Klemmschraube (15,16,17) durchsetzt ist

4. Justiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federklammern (24, 25, 26) an dem drehbar gelagerten Ende mit zwei Lagerschenkeln (27,28 bzw. 29,30 bzw. 31, 32) ausgebildet sind.

5. Justiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element (2) in einer in die Trägerplatte (1) einsetzbaren Fassung (3) gehalten ist.