DE3028421A1 - Co(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-wellenleiterlaser - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen CO2-Wellenleiter-
• laser mit hoher Amplituden-und Frequenzstabilität,dessen Resonator aus Materialien geringer Wärmeausdehnung besteht und vom Laserkörper mit höherer Wärmeausdehnung meschanisch entkoppelt ist, in Form eines Durchflußlasers mit einer Kühleinrichtung.
• Die bisher bekannten Laser ähnlich gearteter Bauart sind mit dem Nachteil eines ungünstigen Kühlwirkungsgrades behaftet und erfordern große Gehäusedimensionen.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wellenleiterlaser der eingangs genannten Art zu schaffen,der in seinem Aufbau kompakt und in seinen Komponenten wesentlich vereinfacht und so gestaltet ist,daß alle Bauelemente leicht zusammensetzbar und ausauschbar,die Spiegel ohne Dejustierung erreichbar und die innenräume gleichmäßig kühlbar sind.
• Diese Aufgabe wird in zuverlässiger und verteilhafter Weise lurch die in den Ansprüchen niederoeleqten Manahmen gelöst.Zwei Ausführungsbeispiele der ErfIndung weiden nachfolgend beschrieben und erläutert sowie in der Zeichnung dargestellt. Die beiden Figuren der Zeichnung zeigen: Fig.1 einen Querschnitt durch den Aufbau eines ersten Ausführungabeispiels, Fig.2 einem Querschnitt durch den Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels.
• Wie die Fig.1 zeigt, setzt sich der Durchfluglaser 10 aus dem Wellenleiter 11, vorzugsweise aus Al2O3 gefertigt.
• mit seiner von ihm gebildeten Kapillare 13 und aus einem sogenannten Resonatorskelett zusammen, das aus den Distanzstäben 12- vorzugsweise drei an der Zahl - sowie den Resonatorendplatten 14,15 besteht.Zur Erhöhung der Amplituden-und Frequenzstabilität des Lasers ist das Resonatorskelett vorzugsweise aus Materialien niedrigster Wärmeausdehnung gefertigt-z.B. aus Quarzglas (Cerodur) für die Distanzstäbe und"Invar" für die Resonatorendplatten mit den zugehörigen Justierschrauben vom selben Material (14b,15b).
• Die Resonatorendplatten 14,15 dienen gleichzeitig als Träger der Resonatorspiegel 16,16a. Alle vorgenannten Teile, die den eigentlichen Laser darstellen, sind nun von einem zylindrischen Gehäuserohr 17 - vorzugsweise aus Metall - ummantelt, dessen beim Auskoppelspiegel 16a liegendes Ende vorzugsweise mit einer Anschlußplatte 18 für anzuschließende Optiken etc. abgeschlossen ist und dessen Gegenseite als Rohr-bzw.
• Lasergehäuseabschluß ein Isollierhäuse 19 mit einer Lüftereinrichtung 20 aufweist, wobei der Vibrationsdämpfer 20a die Übertragung von Körperschall auf das Resonatorskelett verrige@t.
• Die Kühllluft gelangt üner den Rand der Resonatorenpaltte 15 sowie durch uhre Külluftbohrungen 25 in das Gehäuserohr 17 und tritt durch die Külluftbohrungen 25 in der Resonatorenplatte 14 und der Anschluplatte 18 wieder aus.
• Als Laserkörper ist vorzusweise ein dünnwandiges Keramikrohr vorgesehen. Eine Ungestaltung der Resonatorskeletts zur Aufnahme eine andere gestalteten Laserkörpers ist leucht möglich. Als Laserelektroden dienen vorzugsweise die Resonatorendsteltten 11,15 jedoch können die Elektroden auch im Laserkörper 11 selbst enthalten sein.
• Das Isoliergehäuse 19 ist in Form eines Rohrstutzens an seinem einen Ende mit einem Schraubgewinde 21 versehen, welches mit dem Gegengewinde im Gehäuserohr 17 verschraubbar ist. Eine Kontermutter 22 sorgt für verdrehungssichere Fixierung des Isoliergehäuses.Am anderen Ende trägt dieses Gehäuse einen Lüfter 20 sowie die Anschlüsse 27 für die eventuelle Laser-Gaszu-und -abfuhr,die Hochspannungszufuhr, den Lüfter etc.Die Wärmeausdehnung des Lasergehäuses 17,19 gegenüber dem Resonatorskelett wird von dem elastischen Material des Isoliergehäuses aufgenommen.
• Der eigentliche Laser ist am einen Ende mittels Klemmschrauben 23 in dem Isoliergehäuse 19 fixiert.Die Klemmschrauben 23 greifen dabei in eine keilförmige Nut 15a der Resonatorendplatte 15 ein.Das andere Ende des Laserkörpers ist ebenso mittels der Schrauben 24 lagemäßig gehalten und fixiert.An diesem Ende sind in dem Gehäusemantel auch zusätzliche Luftaustrittsbohrungen 28 angeordnet,um den Kühldurchsatz zu optimieren.
• Da die Klemmschrauben 23 in die keilförmigen Nuten l4a,15a der Resonatorendplatten 14,15 eingreifen'wird die Montage des Lasers in das Gehäuse sehr vereinfacht.Bei zunächst lose angezogenen Klemmschrauben werden Gehäuserohr 17 und Isoliergehäuse 19 bis auf die erforderliche Länge ineinandergeschraubt,wobei der eigentliche Laser durch eine einfach: Hilfovorrichtung gehalten wird.Nach dem Festziehen der Klemmschrauben 23 sind die Resonatorenplatten fest gegen die Lxistanzstäbe 12 gedrückt und gegen Verdrehten gesichei Fil er.'u sind keine weiteren Hilfsmittel mehr erforderlich Der Wellenleiter 11 trägt nun zur besseren Wärmeabführung sich bekannte "Kühlsterne" 26, die vorzugsweide aus elastfederndem Material gefertigt sind und die Wärme von d@@ Kapillare 13 bzw. dem Wellenleichterrohr 11 und den als Elektorden dienenden Resonatorenplatten 14,15 in den vom Lüfter 20 erzeugten Luftstrom ableiten. Die notwendige Isolierung zwischen den Laserelektroden wird durch Weglassen einiger Kühlsterne erreicht.
• Die Fig.2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier ist das Gehäuserohr 1, an seinem dem Auskappelspiegel 16a zugewandten Ende als Über@@rfhülse 17a ausgebildet. das Isoliergehäuse 19 weist einen Zentriersattel 19a für die Resonatorensplatte 15 sowie eine Reihe von Kühlluftvohrungen 29 auf. Die Klemmschrauben 23,24 und die Nuten 14a, 15a entfallen gegenüber dem erstbeschriebenen Ausführungsbeispiel, was bei gleicher Funktion zu einer Erleichterung der Montage führt. Diese Montage erfolgt wieder mit der bereits erwähnhten Hilfsvor@i@@@ng. Nach dem Fertziehen des Isoliergehäuses 19 und des Gehäuserohres 17 ist das Resonatorskelett infolge der Haftreibung zwischen Überwurfhülse 17a bzw. Zentriersitz 19a und den Resonatorendpaltten 14,15 gegen Verdre@en gesichert.
• Die vorbeschriebenen Konstruktionen erlauben nicht nur den Bau kleiner Wellenleiterlaser, sondern vereinfachen vor allem die Montage derselben, aber auch die Justierung der Resonatorspiegel. Diese kann parktisch beim fertig zusammengebauten Gerät erfolgen. Lediglich die Arschlußplatte @8 auf der einen Seite und der Lufter auf der anderen Seite weden nach der Justierung augesetzt. Durch die vorbeschriebenen Maßnahmen ist num ein Durchflußlaser mit einfachste@ Kapillare geschaffen, dessen Gehäuse einmal den Zusammenhalt des Resonatoskeletts und dessen Fixierung gegen Verdrehung ohne großen Montageaufwand erlaubt und zum andermal einen kompakten Schutz für die Laserkomponenten bildet und eine leichte Zugänglichkeit zu den Spiegeln gewährleistet.
• Somit ist ein Laser der eingangs genannten Art geschaffen,der einen extrem einfachen Aufbau aufweist,ohne daß dadurch seine Leistungsfähigkeit beeinträchtigt ist und der neben den bereits aufgeführten Vorteilen auch noch äußerst preisgünstig erstellt werden kann,was für solche Verwendungszwecke nicht unwesentlich ist,wo nur ein einmaliger Einsatz des Lasers stattfindet,wie beispielsweise bei Flugkörpern,Projektilen etc.
• L e e r s e i t e

Claims (9)

1. CO2-Wellenleiterlasser P a t e n t a n s p r ü c h e 1. CO2 - Wellenleiterlasser mit hoher Amplituden-und Frequenzstabilität,dessen Resonator aus Materialien geringer Warmeausdehnung besteht und vom Laserkörper mit höherer Wärmeausdehnung mechanisch entkoppelt ist,in Form eines Durchflußlassers mit einer Kühleinrichtung,dadurch g e -k e n n z e i c h n e t ,daß der Durchflußlaser (10), bestehend aus dem Laserkörper (ll),dem Resonatorskelett mit Distanzstäben (12) und Resonatorendplatten (14,15) als Träger der Resonatorspiegel (16,16a),von einem Gehäuserohr (17) ummantelt ist,dessen beim Auskoppelspiegel (16a) liegendes Ende mit einer Anschlußplatte (18) abgeschlossen ist und dessen Gegenseite als Laserabschluß ein Isoliergehäuse (19) und eine Lüftereinrichtung (20) mit Vibrationsdämpfer (20a) aufweist.
2. 2. Laser nach Anspruch 1 ,dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Resonatorskelett (12,14,15) einschließlich der Justierschrauben (14b,15b,) aus Materialien niedriger Wärmeausdehnung gefertigt ist.
3. 3. Laser nach den Ansprüchen 1 und 2 ,dadurch g e k e n n -z e i c h n e t ,daß das Isoliergehäuse(19) über ein Gewinde (21) auf das Gehäuserohr (17) aufschraubbar und fixierbar ist,wobei das Isoliergehäuse (19) durch Wahl eines Werkstoffes ausreichender Elastizität die Wärmeausdehnung des gesamten Gehäuses (17,19) gegenüber dem Resonatorskelett ausgleicht.
4. 4. Laser nach den Ansprüchen 1 bis 3 ,dadurch g e k e n n -z e i c h n e t ,daß das Resonatorskelett (12,14,15) mittels Klemmschrauben (23,24) in dem Gehäuserohr (17) und dem Isoliergehäuse (19) lagemäßig fixiert und gegen Verdrehung gesichert ist.
5. 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 Resonatorendplatten (14,15) und die Anschlußplatte (18) mit Kühlluftbohrungen (25) versehen sind.
6. 6. Laser nach den Ansprüchen 1 bis 5 ,dadurch g e k e n n -z e i c h n e t ,daß der aus Keramik bestehende Laserkörper (11) als dünnes Rohr ausgebildet und über nahezu seiner ganzen Länge mit Kühlsternen (26) zur Wärmeabfuhr versehen ist.
7. 7. Laser nach den Ansprüchen 1 bis 6 ,dadurch g e k e n n -z e i c h n e t ,daß das Gehäuserohr (17) an seinem dem Auskoppelspiegel (16a) zugewandten Ende mit Luftaustrittsbohrungen (28) versehen ist.
8. 8. Laser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i @ @ n e t ,daß das Gehäuserohr (17) unter Wegfall der Klemmschrauben (24) und der Anschlußplatte (18) an seinem dem Auskoppelspiegel (lCa) zugewandten Ende als Überwurfh@lse (17a) ausgebildet ist.
9. 9 Laser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,daß das solier gehäuse (19) unter Wegfall der Klemmschrauben (23) einen Zentriersattel (19a) für die Resonantere@dplatte (15) sowie Kühlluftbohrungen (29) aufweist.