DE3028415C2

DE3028415C2 - CO? 2? -Waveguide laser

Info

Publication number: DE3028415C2
Application number: DE19803028415
Authority: DE
Inventors: Gunther Dipl.-Phys. Dr. 8012 Ottobrunn Sepp
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1980-07-26
Filing date: 1980-07-26
Publication date: 1985-10-10
Also published as: DE3028415A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen CCVWellenleiterlaser mit hoher Amplituden- und Frequenzstabilität, dessen Resonator aus Materialien geringer Wärmeausdehnung besteht und vom Laserkörper mit höherer Wärmeausdehnung mechanisch entkoppelt ist sowie Laserspiegel im Lasergas- bzw. Entladungsraum aufweist. The invention relates to a CCV waveguide laser with high amplitude and frequency stability, its resonator made of materials with low thermal expansion exists and is mechanically decoupled from the laser body with higher thermal expansion and Has laser mirror in the laser gas or discharge space.

Bisher bekannte Wellenleiterlaser weisen eine in Herstellung und Ausführungsform relativ komplizierte und aufwendige Konstruktion auf und erfordern zusätzliche Elemente für die Wasserkühlung. So offenbart beispielsweise die Zeitschrift »IEEE-]ournal of Quantum Electronics QE-14 (1978), Nr. 7, S. 481« einen CO2-Wellenleiterlaser, dessen justierbare Spiegelträgerplatten und Abstandsstäbe geringer Wärmeausdehnung aufweisender Resonatoraufbau von dem aus dem zylindrischen BeO-Vollkörper mit einer Bohrung für die Kapillare bestehenden Laserkörper mechanisch entkoppelt ist. Bei diesem bekannten Laser sind jedoch die Laserspiegel beabstandet vom Lasergas- bzw. Entladungsraum angeordnet, so daß zusätzlich als Laserkörperabschluß Brewsterfenster erforderlich sind. In der Zeitschrift »). Phys. D.: Appl. Phys., Bd. 11 (1978), Nr.8, LIlI-L 114« wird ein weiterer CO₂-Wellenleiterlaser beschrieben, dessen aus zwei Teilen bestehender Laserkörper zwar unter Verringerung des für die Herstellung erforderlichen Aufwandes und des Bauteilbedarfs Bohrungen für die Elektroden und das Ballastvolumen enthält, wobei jedoch die Spiegel direkt und nicht justierbar auf den Laserkörper aufgesetzt sind, so daß eine mechanische Entkopplung von Laserkörper und Resonator nicht möglich ist. Die DE-OS 27 31 346 offenbart einen gasdynamischen Laser, dessen Spiegelträgerplattcn zur Entkopplung von Resonatoraufbau und Laserkörper über einen Fallbalg mit dem Laserkörper verbunden sind, aber auch hier ist Aufbau und Abmessungsform relativ hoch und aufwendig. ·> Dadurch erfordern diese Geräte nicht nur einen erhöhten Material- und Bauteilbedarf, sondern insbesondere erhöhte Raum- und Gewichtsverhältnisse.Waveguide lasers known to date have a construction that is relatively complicated and expensive in terms of manufacture and embodiment and require additional elements for water cooling. For example, the journal "IEEE-] ournal of Quantum Electronics QE-14 (1978), No. 7, p. 481" discloses a CO2 waveguide laser, whose adjustable mirror carrier plates and spacer rods have low thermal expansion resonator structure from the solid BeO body is mechanically decoupled with a hole for the capillary existing laser body. In this known laser, however, the laser mirrors are arranged at a distance from the laser gas or discharge space, so that Brewster windows are also required as the laser body closure. In the magazine "). Phys. D .: Appl. Phys., Vol. 11 (1978), No. 8, LIlI-L 114 “another CO ₂ waveguide laser is described whose laser body, which consists of two parts, bores for the electrodes while reducing the effort required for production and the need for components and contains the ballast volume, but the mirrors are placed directly and non-adjustable on the laser body, so that a mechanical decoupling of the laser body and resonator is not possible. DE-OS 27 31 346 discloses a gas dynamic laser, the Spiegelträgerplattcn for decoupling of the resonator structure and laser body are connected to the laser body via a bellows, but here, too, the structure and dimensions are relatively high and expensive. ·> As a result, these devices not only require increased material and component requirements, but also, in particular, increased space and weight ratios.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Laser der eingangs genannten Art so zuThe present invention is based on the object of providing the laser of the type mentioned at the outset

ίο verbessern, daß er ohne großen Aufwand herstellbar ist und das Resonatorskelett stoßgesichert aufnimmt, so daß der Laser mobil eingesetzt werden kann.ίο improve that it can be produced without great effort 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 im kennzeichnenden TeilThis task is made in a surprisingly simple and reliable manner by the in the characterizing part

is des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen erfüllt. In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel erläutert, das auch in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigtis of claim 1 specified measures met. In the following description explains an embodiment that is also shown in the figures of Drawing is shown. It shows

F i g. 1 einen Längsschnitt durch den vorgeschlagenen Laserkörper,F i g. 1 a longitudinal section through the proposed laser body,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf den Laserkörper gem. Fig. I.Fig. 2 is a side view of the laser body according to Fig. I.

F i g. 3 einen Querschnitt durch eine Endpartie des Laserkörpers mit angesetztem Spiegelträger,F i g. 3 shows a cross section through an end section of the laser body with attached mirror carrier,

2> F i g. 4 eine Ansicht der Anschlußseite des Spicgelträgers an den Laserkörper.2> F i g. 4 is a view of the connection side of the mirror support to the laser body.

Die F i g. 1 und 2 zeigen einen Laserkörper 10 in natürlicher Größe. Dieser wird beispielsweise aus einem Keramiks'.off (AI2O3) als zylindrischer VollkörperThe F i g. 1 and 2 show a laser body 10 in natural size. This is, for example, from a Ceramic s'.off (AI2O3) as a cylindrical solid body

in 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 10shaped in, which has holes 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 are formed with their sealing plates 26a. In the center of the laser body 10

J5 befindet sich die Bohrung für die Kapillare 13. Weiterhin 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.J5 is the hole for the capillary 13. Furthermore this body has radial bores 17, for the electrode feed and for the connection of the Gas reservoir bore 14 for capillary 13 are used. In the latter case, the outer part of the radial bore is up to closed or sealed again for the gas reserve.

Durch diese Ausgestaltung sind nun die QuarzstäbeAs a result of this configuration, the quartz rods are now

12 des Resonatorskeletts gegen Umwelteinflüsse geschützt und stoßunempfindlich gelagert, wodurch der Laser fur mobilen Einsatz speziell geeignet wird.12 of the resonator skeleton protected against environmental influences and stored insensitive to shock, whereby the Laser is especially suitable for mobile use.

■15 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.In addition, in many cases the gas containers that were previously to be arranged externally are no longer necessary, as in the present case some of the bores 11 as so-called gas reservoirs 14, of which - as already mentioned - bores 17 lead to the capillary 13.

■'» An die beiden Enden des so gestalteten Laserkörpers 10 werden die Spiegelhalter 16 angesetzt — beispielsweise durch Klebung oder andere übliche Metall-Keramik-Verbindungen —, so daß die bisher zur Abdeckung der Gasreservoirs 14 erforderlichen Abdeckplatten■ '»To both ends of the laser body designed in this way 10, the mirror holders 16 are attached - for example by gluing or other conventional metal-ceramic connections - So that the cover plates previously required to cover the gas reservoirs 14

si wegfallen, da die Spiegelhalter diese Funktion gleichzeitig übernehmen.si omitted, since the mirror holder this function at the same time take over.

Die Ausgestaltung dieser Spiegelhalterung ist nun so vorgenommen, daß sie einmal die Zentrierung für die Resonatorskelettstäbe 12 bilden, zum anderen dieThe design of this mirror bracket is now made so that it once the centering for the Form resonator skeleton rods 12, on the other hand

&o 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& o carry resonator mirror 18 and at the same time this Adjust the mirrors perfectly to each other and to the capillary 13. This and the mechanical decoupling enables the construction known per se as a so-called tombac bellows cover. The bracket

b"> 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 b "> and adjustment of the laser mirror takes place in a manner known per se. The mirror holders also fulfill the two functions of decoupling the thermal expansion of the laser body from the resonator and the

Zentrierung des Laserkörpers und damit der Kapillaren bezüglich des Resonators. Dies ist zum Betrieb eines Lasers mit hoher Amplituden- und Frequenzstabilität erforderlich.Centering of the laser body and thus the capillaries with respect to the resonator. This is to operate a laser with high amplitude and frequency stability necessary.

Durch diese Maßnahmen wird die Gesamtlaserherstellung weiter vereinfacht, insbesondere in bezug auf die Montage und die Elementenintc^ration, da der elastische Balg am Außendurchmesser des kreisrunden Laserkörpers leicht angeschlossen werden kann, die Spiegeljustierung ebenfalls von außen leicht '.ugängMch ist und beim fertigmontierten Gerät vorgenommen werden kann.The overall laser production is further simplified by these measures, in particular with regard to the assembly and the element integration, since the elastic bellows on the outer diameter of the circular The laser body can easily be connected, the mirror adjustment is also easy from the outside and can be done with the fully assembled device.

1st 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 Elektrode 26 vorgesehen 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 not a problem with the body described above, because it only requires 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 provided with additional electrode 26 or the mirror holder should not be used at the same time Serve electrodes, so one of the bores 11 can Pick up the required electrodes in the center of the laser or at the ends of the laser. The ones not for the gas discharge provided parts of the bore 11 is blocked by cover plates 26a. The better heat dissipation the resonator skeleton rods 12, the reception of the spacers 12a and the enlargement of the gas reservoir Furthermore, the measure is used, the holes 11 for these resonator skeleton rods 12 in diameter to hold larger than the latter have.

Als Materialien geringer Wärmeausdehnung für dieAs materials of low thermal expansion for the

in Resonatorskelettstäbe 12 und die Spiegelhalter 16 sind z. B. Quarzgläser wie Cerodur und Metall-Legierungen wie Invar vorgesehen.in resonator skeleton rods 12 and the mirror holder 16 are z. B. Quartz glasses such as Cerodur and metal alloys such as Invar are provided.

Durch die vorbeschriebenen Maßnahmen ist nun ein Laserkörper füi einen Wellenleiterlaser geschaffenThe measures described above now create a laser body for a waveguide laser

ι) worden, der eine Massenfertigung erlaubt, da bis auf die präzise Kapiilarbohrung keine engtolerierten H.-arbeiluni;en erforderlich sind. Vor allem für nur einmal zum Einsatz kommende Laser — beispielsweise für Flugkörper, Projektile etc. - hat die Erfindung ein zuverlävsiges, preisgünstiges und unempfindliches Gerät geschaffen, das einen äußerst geringen Raumbedarf erfordert und außerdem im Gewicht sehr günstig liegt.ι), which allows mass production, as except for the Precise capillary drilling, no close-tolerance H. workpieces required are. Especially for lasers that are only used once - for example for missiles, Projectiles etc. - the invention has a reliable, Inexpensive and insensitive device created that requires extremely little space and is also very favorable in weight.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. COj-Wellenleher laser with high amplitude and frequency stability, the resonator of which consists of materials of low thermal expansion and is mechanically decoupled from the laser body with higher thermal expansion and has laser mirrors in the discharge or laser gas space, as characterized in that a cylindrical solid laser body ( 10) mi; Bores (11) for the resonator skeleton rods (12). the capillary (13), the gas reserve (14), the electrodes (26) with the sealing plates (16a) and optionally for the water cooling (15) and that adjustable mirror support plates (16) which can be attached on both sides and which are used to decouple from the laser body closure Resonator skeleton (12, 16, 18) and laser body (10) are each connected to the laser body via a bellows (19).

2. Laser according to claim 1, characterized in that the cylindrical solid body (10) is in one piece is formed from ceramic.

3. Laser according to claim 1 or 2, characterized in that the bores (11) for the Resonator skeleton rods (12) have a larger diameter than the resonator skeleton rods.

4. Laser according to one of claims 1 to 3, characterized in that the resonator skeleton rods (12) are centered in the bores (11) by spacers (12a ^.