DE3038137A1

DE3038137A1 - Gasentladungslaservorrichtung

Info

Publication number: DE3038137A1
Application number: DE19803038137
Authority: DE
Inventors: Hans Gerard Van Den Brink; Theodorus Franciscus Eindhoven Lamboo
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-10-15
Filing date: 1980-10-09
Publication date: 1981-04-23
Also published as: CA1159134A; FR2467496A1; JPS5662384A; IT1132940B; GB2061606B; GB2061606A; JPS6336157B2; AU539467B2; ATA508780A; AU6320280A; ES495872A0; FR2467496B1; AT385375B; IT8025257A0; ES8106638A1; US4328467A; NL7907597A

Description

PHN 9607 'I 7-5-I98O

"Gasentladungslaservorrxchtung."

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasentla— dungslaservorrxchtung mit einem koaxialen Gasentladungslaser, der koaxial in einem metallenen rohrförmigen Halter befestigt ist.

Eine derartige Gasentladungslaservorrichtung ist aus der US-PS 3.847.703 bekannt. Mit der darin beschriebenen Vorrichtung wird ein konzentrischer und zu dem rohrförmigen Halter paralleler Laserstrahl dadurch erhalten, dass der Gasentladungslaser, nachdem er in dem metallenen rohrförmigen Halter positioniert worden ist, mit Hilfe elastischer Abstandsblöcke in dem Rohr befestigt wird. Derartige Gasentladungslaservorrichtungen weisen ein grosses Anwendungsgebiet auf und können z.B. zum Ausribhten von Gebilden in Abstandsmessern, Kopiermaschinen, Messvorrichtungen zum Messen von Luft- und Yasserverunreinigung und in Geräten zur Wiedergabe optischer Information, wie z.B. in einem Bildplattenspieler zur Wiedergabe von auf Bildplatten gespeichertes Information über ein Fernsehgerät, verwendet werden. Derartige Vorrichtungen müssen daher in grossen Stückzahlen billig und schnell, aber doch mit einer grossen Genauigkeit hergestellt werden können. In der deutschen Offenlegungsschrift 272^756 ist ein preiswerter koaxialer Gasentladungslaser beschrieben, der ein zylindrisches Entladungsgefäss enthält, dessen Enden mit metallenen Endplatten verschlossen sind, die in der Mitte mit Trägern von Mehrschichtenreflektoren versehen sind. Das Montieren eines derartigen Gas ent ladungs lasers in einem metallenen rohrförmigen Halter auf die in der US-PS 3.847.703 beschriebene Weise ergibt, wenn die Endplatten zugleich als elektrische Anschlüsse für den Gasentladungslaser verwendet werden, unlösbare Isolierprobleme. Ausserdem hat sich die Zentrierung des Lasers im rohrförmigen Halter mit Hilfe elastischer Abstandsblöcke

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als nicht optimal erwiesen.

Die Erfindung hat daher die Aufgabe, eine Gasentladungslaservorrichtung zu schaffen, bei der eine gute elektrische Isolierung gewährleistet ist und die Zentrierung des Gasentladungslasers im rohrförmigen Halter beim Betrieb des Lasers durch eine grosse Stossbeständigkeit (Stossunempfindlichkeit) aufrechterhalten wird.

Nach der Erfindung ist eine Gasentladungslaservorrichtung eingangs genannter Art dadurch gekennzeichnet, dass der Gasentladungslaser ein zylindrisches Entladungsgefäss enthält, das an seinen beiden Enden mit angeschmolzenen und mit Trägern mit Mehrschichtenreflektoren versehenen metallenen Endplatten verschlossen ist, wobei diese metallenen Endplatten in becherförmigen Kappen zentriert sind, die die Endplatten umfassen und aus Isoliermaterial hergestellt sind, während sich der Zylindermantel jeder der Kappen wenigstens teilweise passend in den metallenen rohrförmigen Halter erstreckt, wobei in diesen Kappen ausserdem die elektrischen Anschlüsse des Gasentladungslasers vorhanden sind.

Dadurch, dass die Kappen passend in dem rohrförmigen Halter angebracht sind und die Endplatten des Lasers, an denen die Reflektorkörper befestigt sind, in den Kappen zentriert sind, liegt die optische Achse des Lasers in bezug auf den rohrförmigen Halter genau und stossbeständig fest. Dadurch, dass sich die Zylindermäntel der Kappen wenigstens teilweise in dem metallenen rohrförmigen Halter erstrecken, wird eine gute elektrische Isolierung der Platten in bezug auf den metallenen rohrförmigen Halter erhalten.

Die Zentrierung der Endplatten in der Kappe kann auf verschiedene Weise erfolgen. Es ist z.B. möglich, von der Innenwand der becherförmigen Kappe her regelmässig rings um die Achse des Lasers eine Anzahl zentrierender Federn hervorragen zu lassen. Die Zentrierung der Endplatten in den Kappen wird aber vorzugsweise dadurch erhalten, dass die Kappen mit regelmässig rings um die Achse des Lasers liegenden, sich parallel oder nahezu parallel zu, der Achse

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des Lasers erstreckenden, in radialer und tangentialer Richtung nachgiebigen Federn versehen sind, die aus Metallstäben oder -streifen bestehen. Wenn eine der Endplatten die Anode des Lasers ist und der elektrische Anschluss an diese Anode über die Federn stattfindet, erstreckt sich der Zylindermantel der Kappe vorzugsweise nur teilweise passend in dem metallenen rohrförmigen Halter, so dass die Anode und die Federn ausserhalb des rohrförmigen Halters in der Kappe liegen. Dies hat nämlich zur Folge, dass die Streukapazität zwischen der Anode und der Kathode (Erde) klein wird. Eine kleine Streukapazität ist wünschenswert, weil die Entladung des Lasers eine negative Widerstandskennlinie aufweist. Um eine stabile Entladung im Laser aufrechtzuerhalten, muss daher ein Ballastwiderstand in die Speisung des Lasers aufgenommen werden, dessen Widerstand grosser als der negative Widerstand der Entladung ist. Wenn der Strom durch die Entladung des Lasers abnimmt,nimmt der negative Widerstand zu, bis der sogenannte "Drop-out"-Strom erreicht wird, bei dem ver Vorschaltwiderstand nicht mehr genügend gross ist. Bei diesem sogenannten "drop-out"-Strom werden "[Instabilitäten in der Entladung auftreten, wodurch die Entladung meistens gelöst wird. Es hat sich herausgestellt, dass der "Drop-out"-Strom dadurch kleiner gemacht werden kann, dass der Ballastwiderstand vergrössert und die Streukapazität zwischen der Anode und der Kathode verkleinert wird. Diese Kapazität bildet nämlich einen Teil der Ballastimpedanz. Diese Verkleinerung der Kapazität, kann dadurch erreicht werden, dass die die Anode bildende Endplatte und die Federn ausserhalb des rohrförmigen Halters zur Anlage kommen.

Es hat sich herausgestellt, dass die Zentrierung des Lasers beim Betrieb der Vorrichtung optimal erhalten bleibt und die Vorrichtung also eine grosse Stossbeständigkeit aufweist, wenn die Starrheit der Metallstäbe oder -streifen in radialer Richtung (enticing einer Linie senkrecht zu der Laserachse) grosser als in tangentialter Richtung (in Berührung mit einem Kreis um die Laserachse in einer Ebene senkrecht zu der Laserachse) ist.

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Eine bevorzugte Ausführungsform einer Gasentladungslaservorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Enden sämtlicher Stäbe oder Streifen mit nahezu koaxial um die genannte Achse an der ¥and der Kappe anliegenden Metallbändern verbunden sind und sich die zwischen den Metallbändern liegenden Stäbe oder Streifen von der Wand her erheben.

Wenn die Metallstreifen und die Metallbänder aus einem Stück Metallplatte hergestellt und die Streifen zwisehen den Metallbändern in der Nähe der Metallbänder über 90. tordiert sind, so dass die Starrheit in radialer Richtung grosser als die Starrheit in tangentialer Richtung ist, wird eine optimale Stossbeständigkeit des Lasers im Halter erhalten.

Vorzugsweise sind die becherförmigen Kappen aus Isoliermaterial mit mindestens einer Bezugsfläche zur Positionierung der Laservorrichtung in bezug auf ihre Umgebung versehen, wobei die axiale Lage des Lasers in der Kappe mit Hilfe mindestens eines sich in. der Kappe befindenden Ansatzes festgelegt wird, gegen den die metallene Endplatte des Lasers stösst.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Gasentladungslaservorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 die verwendeten Federn im entfalteten Zustand und in der Draufsicht,

Fig. 3 einen Schnitt durch Fig. 2, Fig. h eine Ansicht einer anderen Ausführungsform der Federn, und

Fig. 5 ein Detail der Fig. 1.

Jn Fig. 1 ist eine Gasentladungslaservorrichtung nach der Erfindung in einem Längsschnitt dargestellt. Diese Vorrichtung enthält einen Gasentladungslaser 1, der aus einem rohrförmigen Glaskolben 2 besteht, der an seinen zwei Enden mit metallenen Endplatten 3 und k verschlossen ist. In den Mitten dieser Endplatten sind Träger 5 und 6 für die

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Mehrschichtenreflektoren 7 und 8 angeordnet, die zusammen mit dem Laserkapillar 9 den Laserresonator bilden. Die benötigte elektrische Energie wird dem Laser über eine zylindrische Kathode 10, die elektrisch mit der Endplatte k verbunden ist, und über eine durch die Endplatte 3 gebildete Anode zugeführt. In dem Kolben befindet sich ein Gasgemisch, wie z.B. ein He-Ne-Gemisch. Durch das Anlegen einer geeigneten Spannung wird infolge stimulierter Emission im Laserresonator ein Laserstrahl erzeugt, der durch den Reflektor 7 den Laser verlasst. Bei Anwendung einer derartigen Laservorrichtung in z.B. einem Bildplattenspieler müssen die Läse und die Richtung des Laserstrahls sehr konstant sein. Der Gasentladungslaser wird dazu in einem metallenen rohrförmigen Halter 11 mit Hilfe zweier becherförmiger Kappen 12 und I3 montiert, deren Zylindermäntel 14 bzw. 15 sich passend im Halter 11 erstrecken. Dadurch, dass die Endplatten 3 und h in den Kappen genau mit Hilfe einer Anzahl von Federn 16 zentriert werden, die aus einer Anzahl von Metallstreifen bestehen, die in den Kappen 12 und 13 angeordnet sind, und weil die Kappen passend im Halter 11 angebracht sind, fallen die Lage und die Richtung der optischen Achse des Lasers mit der Achse des Halters 11 zusammen. Die Endplatte 3 bildet die Anode des Gasentladungslasers. TJm die Streukapazität der Anode in bezug auf die Kathode (und Erde) auf ein Mindestmass herabzusetzen, ist der Zylindermantel 14 nur derart weit in den metallenen rohrförmigen Halter 11 eingeschoben, dass die Anode (Endplatte 3) und die Federn i6 in der Kappe ausserhalb des rohrförmigen Halters 11 liegen.

Die Lage und die Richtung eines Laserstrahls, der mit einer derartigen Gasentladungslaservorrichtung erzeugt wird, haben sich als sehr konstant erwiesen. Zur Positionierung der Vorrichtung in bezug auf ihre Umgebung kann diese mit Bezugsflächen 17 versehen sein. Zum Erzeugen eines polarisierten Laserstrahls ist eine Brewsterfenster 19 in einem Halter 18 angeordnet. In der Endplatte h ist ein metallener Pumpstengel 20 angebracht, der, nachdem der Gasentladungslaser gefüllt worden ist, mit dem Quetsch-

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fuss 21 verschlossen wird. Die Bewegung des Lasers in

axialer Richtung wird durch Ansätze 22 und 23 begrenzt. Die Enden der Federn 16 sind mit an der Innenwand der Kappen 12, 13 anliegenden Metallbändern 2k verbunden. Die Federn 16 erheben sich von der Innenoberfläche der becherförmigen Kappen her. Auf die Form und die Wirkung der Zentrierfedern wird bei der Beschreibung der folgenden Figuren noch näher eingegangen.

In Fig. 2 sind eine Anzahl metallener streifenförmiger Federn 16 dargestellt, die mit den Metallbändern 2k.ein Ganzes bilden. Die Bänder 2k liegen in der Kappe 12, 13 an der Innenwand der Kappe an, während die zwischen den Metallbändern 2k liegenden Federn 16, wie in Fig. 3 dargestellt ist, aus der Ebene, in der die Metallbänder liegen, herausgebogen sind, so dass sie sich von der Innenwand der Kappe her erheben. Das Plattenmaterial, aus dem die Bänder und die Federn hergestellt sind, ist z.B. CrNi-Stahl mit einer Dicke von 0,3 nun. Die Breite der Federn 16 ist z.B. 1,5 mm und die Federn weisen einen gegenseitigen Abstand von 2,5 nun auf. Die Länge der Federn beträgt z.B. 1 2 mm. "

In Fig. k ist in Ansicht eine andere Ausfuhrungsform zweier Federn dargestellt, deren Starrheit in radialer Richtung grosser als die in tangentialer Richtung ist. Die Metallstreifen 16 sind dazu in der Nähe der Metallbänder 2k mit tordierten Teilen 25 versehen, wodurch die Ebenen der Federn 16 senkrecht auf der durch die Bänder 2k definierten Ebene stehen.

Fig. 5 zeigt ein Detail der Fig. 1. Hierbei sind nichttordierte Federn verwendet. Für bereits in vorhergehenden Figuren gezeigte Teile sind der Deutlichkeit halber dieselben Bezugsziffern wie in diesen Figuren angewandt.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

1. / Gasentladungslaservorrichtung mit einem koaxialen Gasentladungslaser, der koaxial in einem metallenen rohrförmigen Halter befestigt ist, dadurch, gekennzeichnet, dass der Gasentladungslaser ein zylindrisches Entladungsgefäss enthält, das an seinen zwei Enden mit angeschmolzenen und mit Trägern für MehrschichtenrefIektoren versehenen metallenen Endplatten (3» ^) verschlossen ist, die in becherförmigen Kappen (12, I3) zentriert sind, die die Endplatten umfassen, wobei diese becherförmigen Kappen aus Isoliermaterial bestehen, während sich der Zylindermantel (i4,

15) jeder der Kappen wenistens teilweise passend im metallenen rohrförmigen Halter (11) erstreckt, wobei diese Kappen zugleich die elektrischen Anschlüsse des Gasentladungslasers besitzen.

2. Gasentladungslaservorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappen (i-2, 13) Mit regelmässig rings um die Achse des Lasers liegenden, sich parallel oder nahezu parallel zu der Achse des Lasers erstreckenden in radialer und tangentialer Richtung nach-

²^ giebigen Federn (16) versehen sind, die aus Metailstäben oder -streifen bestehen.

3. Gasentladungslaservorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Endplatten (3) die Anode des Lasers ist und der elektrische Anschluss an die Anode über die Federn stattfindet, während sich der Zylindermantel (lh) der becherförmigen Kappe (12) nur teilweise passend im metallenen rohrförmigen Halter (11) erstreckt, so dass die Anode und die Federn ausserhalb des rohrförmigen Halters in der Kappe liegen.

h. Gasentladungslaservorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Starrheit der Metallstäbe oder -streifen in radialer Richtung grosser als in tangentialer Richtung ist.

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5. Gasentladungslaservorrichtung nach. Anspruch 2,

3 oder 4, dadurch, gekennzeichnet, dass d±e Enden sämtlicher Stäbe oder Streifen mit nahezu koaxial um die genannte Achse an der Innenwand der becherförmigen Kappe ("12, I3) anliegenden Metallbändern (2h) versehen sind und sich die zwischen den Metallbändern liegenden Stäbe oder Streifen von der Wand her erheben.

6. Gasentladungslaservorrichtung nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, dass die Metallstreifen (16) und die Metallbänder (2h) aus einem Stück Metallplatte hergestellt sind und die Streifen zwischen den Metallbändern in der Nähe der Metallbänder über 90° tordiert sind, so dass die tarrheit in radialer Richtung grosser als in tangentialer Richtung ist.

7· Gasentladungslaservorrichtung- nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrischen Kappen aus Isoliermaterial mit mindestens einer Bezugsfläche zur Positionierung der Laservorrichtung in bezug auf ihre Umgebung versehen sind.

8. Gasentladungslaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7> dadurch gekennzeichnet,- dass die axiale Lage des Lasers in der Kappe mit Hilfe eines sich in der Kappe befindenden Ansatzes festgelegt wird, gegen den die metallene Endplatte des Lasers stösst.

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