DE3028415A1 - Carbon di:oxide wave guide laser - uses mirrors mounted on bellows end covers for accurate alignment and decoupling of thermal expansion of body - Google Patents

Carbon di:oxide wave guide laser - uses mirrors mounted on bellows end covers for accurate alignment and decoupling of thermal expansion of body

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    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/0315Waveguide lasers

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Abstract

The laser body (10) is formed as a cylinder made of ceramic material and has bores (14,15) for resonator rods (12), water cooling, gas reservoir and electrodes. Central to the laser body (10) is the bore hole for the capillary (13), and in addition, radial bores serve as electrode inlets and for connection of the gas reservoir to the capillary (13). At both ends of the body (10), the mirror holders are glued or fixed and fulfill the function of gas reservoir cover plates. Each mirror mount is so constructed that it firstly acts as a centralisation for the resonator skeleton rods, and secondly carries the resonator mirror (18) allowing satisfactory adjustment to one another and to the capillaries. They also decouple the thermal expansion of the laser body (10) and resonator skeleton (12) since they are mounted on bellows (19). The quartz rods are protected from the environment and are shock proofed which allows the laser to be used in mobile operation.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen C02-Wellenleiter-The invention relates to a C02 waveguide

laser mit hoher Amplituden-und Frequenzstabilität,dessen Resonator aus Materialien geringer Wärmeausdehnung besteht und vom Laserkörper mit höherer Wärmeausdehnung mechanisch entkoppelt ist.laser with high amplitude and frequency stability, its resonator consists of materials with low thermal expansion and the laser body with higher Thermal expansion is mechanically decoupled.

Bisher bekannte Wellenleiterlaser weisen eine in Herstellung und Ausführungsform relativ komplizierte und aufwendige Konstruktion auf und erfordern zusätzliche Elemente für die Wasserkühlung.Dadurch erfordern diese Geräte nicht nur einen erhöhten Material-und Bauteilbedarf, sondern insbesondere erhöhte Raum-und Gewichtsverhältnisse.Waveguide lasers known to date have a manufacturing and embodiment relatively complicated and expensive construction and require additional elements for water cooling. As a result, these devices not only require increased material and Component requirement, but in particular increased space and weight ratios.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Laser der eingangs genannten Art zu schaffen,der die obigen Nachteile beseitigt,ohne großen Aufwand herstellbar ist und das Resonatorskelett stoßgesichert aufnimmt,so daß der Laser mobil eingesetzt werden kann.The present invention is based on the object of a laser to create of the type mentioned, which eliminates the above disadvantages, without major Effort can be produced and the resonator skeleton receives shock-proof, so that the Laser can be used mobile.

Diese Aufgabe wird in überraschend einfacher und zuverlässiger Weise durch die in den Ansprüchen niedergelegten Maßnahmen erfüllt.In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel erläutert,das auch in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist.Es zeigen Fig.l einen Längsschnitt durch den vorgeschlagenen Laserkörper, Fig.2 eine Seitenansicht auf den Laserkörper gem.This task becomes surprisingly simple and reliable met by the measures set out in the claims, in the following Description is an embodiment is explained, which is also shown in the figures of the drawing It shows Fig.l a longitudinal section through the proposed laser body, 2 shows a side view of the laser body according to FIG.

Fig.l' Fig.3 einen Querschnitt durch eine Endpartie des Laserkörpers mit angesetztem Spiegelträger, Fig.4 eine Ansicht der Anschlußseite des Spiegelträgers an den Laserkörper. Fig.l 'Fig.3 a cross section through an end portion of the laser body with attached mirror support, 4 is a view of the connection side of the mirror carrier to the laser body.

Die Fig.l und 2 zeigen einen Laserkörper 10 in natürlicher Größe .Dieser wird beispielsweise aus einem Keramikstoff (a1203) als zylindrischer Vollkörper geformt,welcher mit Bohrungen 11 für die Resonatorskelettstäbe 12 mit Abstandshaltern 12a,für das Gasreservoir 14 und gegebenenfalls für eine Wasserkühlung 15 und die Elektroden 26 mit ihren Dichtplatten 26a ausgebildet ist.Im Zentrum des Laserkörpers 10 befindet sich die Bohrung für die Kapillare 13.Weite.rhin besitzt dieser Körper Radialbohrungen 17,die für die Elektrodenzuführung und für die Verbindung der Gasreservoir-Bohrung 14 zur Kapillare 13 dienen.Im letzten Fall wird der äußere Teil der Radialbohrung bis zur Gasreserve wieder verschlossen bzw. dichtgemacht.Fig.l and 2 show a laser body 10 in natural size .Dieser is made, for example, of a ceramic material (a1203) as a cylindrical solid body shaped, which with bores 11 for the resonator skeleton rods 12 with spacers 12a, for the gas reservoir 14 and optionally for water cooling 15 and the Electrodes 26 is formed with their sealing plates 26a. In the center of the laser body 10 is the hole for the capillary 13.Weite.rhin has this body Radial bores 17 for the electrode feed and for connecting the gas reservoir bore 14 are used for capillary 13. In the latter case, the outer part of the radial bore closed or sealed again up to the gas reserve.

Durch diese Ausgestaltung sind nun die Quarzstäbe 12 des Resonatorskeletts gegen Umwelteinflüsse geschützt und stoßunempfindlich gelagert ,wodurch der Laser für mobilen Einsatz speziell geeignet wird.Außerdem entfallen in vielen Fällen die bisher extern anzuordnenden Gasbehälter, da im vorliegenden Falle ein Teil der Bohrungen 11 als sogenannte Gasreservoirs 14 dienen,von denen -wie bereits erwähnt - Bohrungen 17 zur Kapillare- 13 führen.As a result of this configuration, the quartz rods 12 are now of the resonator skeleton Protected against environmental influences and stored insensitive to shocks, whereby the laser is especially suitable for mobile use, and in many cases the Previously to be arranged externally, because in the present case some of the bores 11 serve as so-called gas reservoirs 14, of which - as already mentioned - bores 17 lead to capillary 13.

An die beiden Enden des so gestalteten Laserkörpers 10 werden die Spiegelhalter 16 angesetzt-beispielsweise durch Klebung oder andere übliche Metall-Keramik-Verb-indungen - so daß die bisher zur Abdeckung der Gasreservoirs 14 erforderlichen Abdeckplatten wegfallen,da die Spiegelhalter diese Funktion gleichzeitig übernehmen.At the two ends of the laser body 10 designed in this way, the Mirror holder 16 attached - for example by gluing or other conventional metal-ceramic connections - So that the previously required to cover the gas reservoir 14 cover plates omitted, as the mirror holders take over this function at the same time.

Die Ausgestaltung dieser Spiegelhalterung ist nun so vorgenommen,daß sie einmal die Zentrierung für die Resonatorskelettstäbe 12 bilden,zum anderen die Resonatorspiegel 18 tragen und gleichzeitig diese Spiegel einwandfrei zueinander und zur Kapillare 13 justieren.Dies und die mechanische Entkopplung ermöglicht die an sich bekannte Konstruktion als sogenannte Tombak-Balgabdeckung .Die Halterung und Justierung der Laserspiegel erfolgt dabei in an sich bekannter Weise.Weiter erfüllen die Spiegelhalter die beiden Funktionen der Entkopplung der Wärmeausdehnung des Laserkörpers vom Resonator und der Zentrierung des Laserkörpers und damit der Kapillaren bezüglich des Resonators.The design of this mirror holder is now made so that they form the centering for the resonator skeleton rods 12 on the one hand, and the one on the other Carry resonator mirror 18 and at the same time these mirrors perfectly to each other and adjust to the capillary 13. This and the mechanical decoupling enables the known construction as a so-called tombac bellows cover. The bracket and adjustment of the laser mirror takes place in a manner known per se the mirror holders fulfill the two functions of decoupling thermal expansion of the laser body from the resonator and the centering of the laser body and thus the Capillaries with respect to the resonator.

Dies ist zum Betrieb eines Lasers mit hoher Amplituden-und Frequenzstabilität erforderlich.Genugen jedoch verminderte Anforderungen,so können die Resonatorskelettstäbe 12 und der Metallbalg 19 entfallen,wobei die Spiegelträgerplatten 16 dann fest mit dem Laserkörper 10 verbunden werden können. Hierdurch werden dann zusätzliche Bohrungen 11 für die Gasreserve und/oder Kühlung bzw.Elektroden frei.Schließlich übernehmen die Spiegelhalter noch die Funktion des Elektroden für die Gasentladung in der Laserkapillare 13.This is to operate a laser with high amplitude and frequency stability However, if the requirements are reduced, the resonator skeleton rods 12 and the metal bellows 19 are omitted, the mirror support plates 16 then firmly with it the laser body 10 can be connected. This then creates additional holes 11 free for the gas reserve and / or cooling or electrodes the mirror holder still has the function of the electrode for the gas discharge in the laser capillary 13th

Durch diese Maßnahmen wird die Gesamtlaserherstellung weiter vereinfacht,insbesondere in Bezug auf die Montage und die Elementenintegration,da der elastische Balg a Außendurchmesser des kreisrunden Laserkörpers leicht angeschlossen werden kann,die Spiegeljustierung ebenfalls von außen leicht zugänglich ist und beim fertigmontierten Gerät vorgenommen werden kann.The overall laser production is further simplified by these measures, in particular in terms of assembly and element integration, since the elastic bellows has an outer diameter of the circular laser body can be easily connected, the mirror adjustment is also easily accessible from the outside and made with the fully assembled device can be.

Ist für den Laserbetrieb eine Kühlung erforderlich,so ist dies bei dem vorbeschriebenen Körper kein Problem,denn es bedarf lediglich der Kühlmittelanschlüsse an eine oder mehrere der Bohrungen 11 und deren Verschluß an beiden Enden und schon ist die Integration der Kühlung durchgeführt. Ist eine geteilte Gasentladungsstrecke mit zusätzlicher Elektro'dc 26vorgesehen oder sollen die Spiegelhalter nicht gleichzeitig als Elektroden dienen,so kann eine der Bohrungen 11 die erforderlichen Elektroden in Lasermitte~ bzw. an den Laserenden aufnehmen.Die nicht für die Gasentladung vorgesehenen Teile der Bohrung 11 wird dabei durch Abdeckplatten 26a versperrt.Der besseren Wärmeabfuhr der Resonatorskelettstäbe 12,der Aufnahme der Abstandshalter 12a und der Vergrößerung des Gasresevoirs dient weiterhin die Maßnahme,die Bohrungen 11 für diese Resonatorskelettstäbe 12 im Durchmesser größer zu halten,als ihn letztere aufweisen.If cooling is required for laser operation, this is at the above-described body no problem, because it only needs the coolant connections to one or more of the bores 11 and their closure at both ends and the integration of the cooling is done. Is a divided gas discharge path with additional Elektro'dc 26 provided or should If the mirror holder does not serve as electrodes at the same time, one of the holes 11 Pick up the required electrodes in the center of the laser or at the ends of the laser Parts of the bore 11 not intended for the gas discharge are thereby covered by cover plates 26a blocked. The better heat dissipation of the resonator skeleton rods 12, the receptacle the spacer 12a and the enlargement of the gas reservoir continue to serve Measure, the holes 11 for these resonator skeleton rods 12 larger in diameter than the latter have.

Als Materialien geringer Wärmeausdehnung für die Resonatorskelettstäbe 12 und die Spiegelhalter 16 sind z.B. Quarzgläser wie Cerodur und Metall-Legierungen wie Invar vorgesehen. As materials with low thermal expansion for the resonator skeleton rods 12 and the mirror holders 16 are, for example, quartz glasses such as Cerodur and metal alloys as provided by Invar.

Durch die vorbeschriebenen Maßnahmen ist nun ein Laserkörper für einen Wellenleiterlaser geschaffen worden,der eine Massenfertigung erlaubt,da bis auf die präzise Kapillarbohrung keine engtolerierten Bearbeitungen erforderlich sind.Vor allem für nur einmal zum Einsatz kommende Laserbeispielsweise für Flugkörper,Projektile etc.-hat die Erfindung ein zuverlässiges,preisgünstiges und unempfindliches Gerät geschaffen,das einen äußerst geringen Raumbedarf erfordert und außerdem im Gewicht sehr günstig liegt. Due to the measures described above, there is now a laser body for a waveguide laser has been created that allows mass production since up to No close-tolerance machining required for the precise capillary drilling Especially for lasers that are used only once, e.g. for missiles, projectiles etc.-the invention has a reliable, inexpensive and insensitive device created, which requires an extremely small footprint and also in weight very conveniently located.

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Claims (5)

CO-Wellenleiterlaser.CO waveguide laser. Patentansprüche C02-Wellenleiterlaser mit hoher Amplituden-und Frequenzstabilität,dessen Resonator aus Materialien geringer Wärmeausdehnung besteht und vom Laserkörper mit höherer Wärmeausdehnung mechanisch entkoppelt ist,dadurch g e k e n n -z e i c h n e t ,daß er als Laserkörper (10) einen zylindrischen Vollkörper mit Bohrungen (11) für die Resonatorskelettstäbe (12) mit Abstandshaltern (12a),die Kapillare (13),die Gasreserve (14) und gegebenenfalls für die Wasserkühlung (15) und die Elektroden (X6) mit den Dichtplatten (26au aufweist und daß als Laserkdrperabschluß beidseitig ansetzbare,justierbare Spiegelträgerplatten (16) dienen und zur Entkoppelung von Resonatorskelett(l2,16,18) und Laserkörper (10) die Spiegelträgerplatten (16) als Balgabdeckplatten ausgebildet sind. Claims C02 waveguide laser with high amplitude and frequency stability, its Resonator made of materials with low thermal expansion and from the laser body with higher thermal expansion is mechanically decoupled, thus g e k e n n -z e i c h n e t that the laser body (10) is a cylindrical solid body with bores (11) for the resonator skeleton rods (12) with spacers (12a), the capillary (13), the gas reserve (14) and, if necessary, for the water cooling (15) and the electrodes (X6) with the sealing plates (26au) and that as a laser body closure on both sides attachable, adjustable mirror support plates (16) are used and for decoupling of Resonator skeleton (l2,16,18) and laser body (10) the mirror support plates (16) as Bellows cover plates are formed. 2. Laser nach Anspruch 1 ,dadurch g e k e n n z e i c h -n e t ,daß die Spiegelträgerplatten (16) direkt mit dem Laserkörper (10) verbunden sind.2. Laser according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the mirror support plates (16) are connected directly to the laser body (10). 3. Laser nach Anspruch 1 ,dadurch g e k e n n z e i c h -n e t ,daß der zylindrische Uolikörper (10) einstückig aus Keramik gebildet ist.3. Laser according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the cylindrical Uoli body (10) is formed in one piece from ceramic. 4. Laser nach den Ansprüchen 1 bis 3 ,dadurch g e k e n n -z e i c h n e t ,daß die Bohrungen (11) einen größeren Durchmesser als die Resonatorskelettstäbe (12) aufweisen.4. Laser according to claims 1 to 3, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the bores (11) have a larger diameter than the resonator skeleton rods (12) have. 5. Laser nach den Ansprüchen 1 bis 4 ,dadurch g e k e n n -z e i c h n e t ,daß die Resonatorskelettstäbe (12) in den Bohrungen (11) durch Abstandshalter (12a) zentriert sind.5. Laser according to claims 1 to 4, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the resonator skeleton rods (12) in the bores (11) by spacers (12a) are centered.
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