DE3622907A1

DE3622907A1 - Mirror holder for an optical resonator of a laser apparatus

Info

Publication number: DE3622907A1
Application number: DE19863622907
Authority: DE
Inventors: Josef Anton Doering
Original assignee: Carl Baasel Lasertechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Carl Baasel Lasertechnik GmbH and Co KG
Priority date: 1986-07-08
Filing date: 1986-07-08
Publication date: 1988-01-14

Abstract

In the case of an optical resonator of a laser apparatus, the relative position of the mirrors which are located at the ends of the resonator must be capable of adjustment during assembly in order to ensure that the two mirrors lie exactly parallel to one another. For this purpose it is necessary that at least one of the mirrors can be adjusted about the two axes which are at right angles to the longitudinal axis of the resonator. In order to be able to carry out such an adjustment in a reproduceable manner, the invention proposes to pull a mirror support against a fixed-position bearing part with the aid of magnets, the mirror support being supported at three points. Two of the supporting points are adjustable and are arranged in such a manner that the mirror surface can be pivoted about one of the two said axes by adjustment of in each case one supporting point.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spiegelhalterung für einen Spiegel eines optischen Resonators eines Laser geräts, mit einem ortsfesten Lagerteil und einem an dem Lagerteil gehaltenen, den Spiegel tragenden Spiegelträger, dessen relative Lage zu dem Lagerteil mit einer Justiereinrichtung einstellbar ist.The invention relates to a mirror holder for a mirror of an optical resonator of a laser device, with a fixed bearing part and an the bearing part held, carrying the mirror Mirror support, its relative position to the bearing part is adjustable with an adjusting device.

Je nach Ausführungsform besitzt der optische Resonator eines Lasergeräts zwei Plan-Parallelspiegel, von denen der eine halbdurchlässig ist, oder einen einzi gen halbdurchlässigen Spiegel und ein Dachkantprisma, oder aber gekrümmte Spiegel. In jedem Fall ist es erforderlich, daß mindestens ein Spiegel eine genau definierte Lage bezüglich des anderen Spiegels oder der Resonator-Längsachse einnimmt.Depending on the embodiment, the optical resonator has of a laser device two plan parallel mirrors, from which one is semi-permeable, or one semi-transparent mirror and a roof prism, or curved mirrors. In any case it is required that at least one mirror be an exact defined position with respect to the other mirror or of the longitudinal axis of the resonator.

Bei großen und leistungsstarken Geräten wurde bislang eine spezielle Spiegelhalterung eingesetzt, bestehend aus einem ortsfesten Lagerteil und einem dazu relativ beweglichen Spiegelträger. Die Verbindung zwischen Lagerteil und Spiegelträger wurde durch ein Kulotten- Lager gebildet, das ein begrenztes Verstellen des Spiegels gegenüber dem Lagerteil ermöglichte. Nach teilig bei einer solchen Spiegelhalterung ist nicht nur die aufwendige Montage einschließlich der erforder lichen Justierarbeiten, sondern außerdem noch die Tatsache, daß eine einmal vorgenommene Justierung nicht reproduzierbar ist. Bei jeder neuen Montage müssen die aufwendigen Justierarbeiten durchgeführt werden.So far, large and powerful devices a special mirror holder used, consisting from a stationary bearing part and a relative to it movable mirror carrier. The connection between Bearing part and mirror support was replaced by a Bearing formed, the limited adjustment of the Mirror compared to the bearing part enabled. After is not part of such a mirror holder only the complex assembly including the required adjustment work, but also that Fact that an adjustment once made is not reproducible. With every new assembly the complex adjustment work must be carried out will.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spie gelhalterung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein einfaches Montieren gestattet und bei der die einmal vorgenommene Justierung exakt reproduzierbar ist. The invention has for its object a game to create gel holder of the type mentioned at the beginning, which allows easy assembly and in which the Once made, the adjustment can be reproduced exactly is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Spiegelträger mit Magnetkraft gegen das Lagerteil vorgespannt ist, daß das Lagerteil den Spie gelträger an drei Punkten abstützt, und daß zwei der Abstützpunkte verstellbar sind.According to the invention, this object is achieved by that the mirror support with magnetic force against the Bearing part is biased that the bearing part the game gel carrier supports at three points, and that two of the Support points are adjustable.

Bekanntlich ist der Zustand eines an drei Punkten ab gestützten Körpers stabil. Die vorliegende Erfindung nutzt diese Tatsache aus und schafft darüberhinaus mit einfachen Mitteln die Möglichkeit, die gewünschte Spiegel-Justierung präzise und rasch durchführen zu können. Wird der eine der beiden verstellbaren Ab stütztpunkte verändert, so geht damit eine Verschwen kung des Spiegelträgers und mithin des Spiegels um eine Achse einher, die definiert wird durch den anderen verstellbaren Abstützpunkt und den nicht-verstellbaren Abstützpunkt. Wird der andere verstellbare Abstütz punkt verändert, so verschwenkt der Spiegel um eine Achse, die durch den nicht verstellten Abstützpunkt und den festen Abstützpunkt definiert wird.As is well known, the condition of one at three points supported body stable. The present invention takes advantage of this fact and creates beyond with simple means the possibility of the desired one Carry out mirror adjustment precisely and quickly can. If one of the two adjustable Ab base points changed, so it goes away kung the mirror support and thus the mirror an axis that is defined by the other adjustable support point and the non-adjustable Base. The other is adjustable support changed point, the mirror pivots by one Axis passing through the non-adjusted support point and the fixed support point is defined.

Die magnetische Kopplung zwischen dem Spiegelträger und dem Lagerteil gestattet wegen nicht-vorhandener mechanischer Verbindungen die leichte Handhabbarkeit des Spiegelträgers. Der Spiegelträger läßt sich mit einfachen Handgriffen anbringen, verstellen und auch abnehmen.The magnetic coupling between the mirror carrier and the storage part allowed because of nonexistent mechanical connections make it easy to handle of the mirror support. The mirror carrier can be used attach, adjust and also in a few simple steps lose weight.

In einer einfachen Ausführungsform sind Lagerteil und Spiegelträger jeweils als Metall- oder Kunststoff platte ausgebildet. Mit Hilfe von Dauermagneten und Weicheisenstücken wird der Spiegelträger gegen das Lagerteil gezogen. Es können beispielsweise in der dem Spiegelträger zugewandten Fläche des Lagerteils in der Nähe der drei Abstützpunkte Magnetscheiben ein gelassen sein, denen jeweils in der gegenüberliegenden Seite des Spiegelträgers Weicheisenstücke zugeordnet sind. Selbstverständlich kann man in beiden Teilen Permanentmagnet-Stücke vorsehen, die so gelagert sind, daß sich Lagerteil und Spiegelträger anziehen. Es besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, nur einen einzigen Permanentmagneten beispielsweise in dem Lagerteil vorzusehen, so daß der Permanentmagnet ein Weicheisenstück im Spiegelträger oder den aus Metall bestehenden Spiegelträger selbst anzieht.In a simple embodiment, the bearing part and Mirror supports each as metal or plastic plate trained. With the help of permanent magnets and Soft iron pieces will be the mirror carrier against that Bearing part pulled. For example, in the surface of the bearing part facing the mirror carrier magnetic disks near the three support points be left to each one in the opposite Assigned pieces of soft iron to the side of the mirror support are. Of course you can in both parts Provide permanent magnet pieces that are so stored are that the bearing part and mirror support tighten. There is basically also the option of only a single permanent magnet for example in the Provide bearing part so that the permanent magnet Soft iron piece in the mirror support or made of metal existing mirror supports themselves.

Die Verwendung von Magneten als Haltemittel ist z.B. von Magnet verschlüssen u.dgl. bekannt. Allerdings sind bislang keine Vor richtungen bekannt geworden, bei denen die Möglichkeit einer Justierung zwischen den beiden magnetisch zusammengehaltenen Teilen besteht.The use of magnets as holding means is e.g. by magnet closures and the like known. However, so far there are no plans directions have become known in which the possibility of a Adjustment between the two magnetically held together Sharing.

Je weiter die drei Abstützpunkte auseinanderliegen, desto genauer läßt sich die Justierung vornehmen. In einer besonders günstigen Anordnung sieht die Erfindung vor, daß die zwei verstellbaren Ab stützpunkte in zwei diagonal gegenüberliegenden Eckbereichen von Lagerteil bzw. Spiegelträger angeordnet sind. Der nicht-verstell bare Abstützpunkt ist dann in einer anderen Diagonal-Ecke der Anordnung vorzusehen. Die beiden Schwenkachsen des Spiegelträgers werden dann definiert durch die beiden Geraden, welche den nicht verstellbaren Abstützpunkt mit den beiden verstellbaren Abstütz punkten verbinden.The further apart the three support points are, the more precise the adjustment can be made. In a particularly affordable one Arrangement provides the invention that the two adjustable from bases in two diagonally opposite corner areas of Bearing part or mirror carrier are arranged. The non-adjuster The bare support point is then in another diagonal corner To provide arrangement. The two pivot axes of the mirror support are then defined by the two straight lines which do not adjustable support point with the two adjustable supports connect points.

In einer besonders günstigen Ausführungsform, die die Reproduzier barkeit der Spiegelträger-Justierung in sehr einfacher Weise ge währleistet , sieht die Erfindung vor, daß die zwei verstellbaren Abstützpunkte von den beweglichen Anlagestiften zweier an dem La gerteil angebrachter Mikrometerschrauben gebildet werden. Bei einer solchen Spiegelhalterung wird der den Spiegel tragende Spiegel träger auf das Lagerteil aufgesetzt, so daß er an den drei Abstütz punkten anliegt. Durch Verstellen der Mikrometerschrauben läßt sich der Spiegelträger nun um zwei vorzugsweise senkrecht aufeinander stehende Achsen verschwenken. Der dritte Abstützpunkt liegt fest. Die nach beendeter Justierung gegebene Einstellung der Mikrometer schrauben ermöglicht, zu einem späteren Zeitpunkt, immer wieder die einmal eingestellte Lage der Spiegel wiederherzustellen. In a particularly favorable embodiment, which the reproducer Availability of the mirror carrier adjustment in a very simple manner ensures, the invention provides that the two adjustable Support points from the movable contact pins of two on the La attached micrometer screws are formed. At a Such a mirror holder becomes the mirror carrying the mirror carrier placed on the bearing part, so that it is on the three supports to score points. By adjusting the micrometer screws the mirror support is now preferably perpendicular to each other by two swivel standing axes. The third base is fixed. The setting of the micrometers given after the adjustment screwing enables the restore the position of the mirror once it has been set.

Eine exakte Reproduzierbarkeit sowie eine definierte Lage des Spiegelträgers machen es erforderlich, daß der Spiegelträger nicht in einer zur Spiegelebene parallelen Ebene verschoben werden kann. Hierzu sieht die Erfindung vor, daß der nicht-verstellbare Abstütz punkt durch einen Zentrierstift gebildet wird, und daß mindestens einer der zwei verstellbaren Abstütz punkte in seiner zur Spiegelfläche parallelen Ebene festgelegt ist. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß bei der Montage der Spiegelträger eine genau definierte Lage in der zur Spiegelfläche parallelen Ebene besitzt. Ein Verrutschen des Spiegelträgers in seiner Soll-Ebene wird zuverlässig vermieden.An exact reproducibility as well as a defined one Location of the mirror support make it necessary that the mirror carrier is not in one to the mirror plane parallel plane can be moved. This looks the invention that the non-adjustable support point is formed by a centering pin, and that at least one of the two adjustable supports points in its plane parallel to the mirror surface is set. This measure ensures that when assembling the mirror bracket an exact defined position in the parallel to the mirror surface Level. The mirror carrier slips in its target level is reliably avoided.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Er findung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:In the following an embodiment of the Er Finding explained in more detail with reference to the drawing. It demonstrate:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines optischen Resonators eines Lasergeräts, Fig. 1 is a schematic view of an optical resonator of a laser device,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenan sicht einer Spiegelhalterung, und Fig. 2 is a partially sectioned Seitenan view of a mirror holder, and

Fig. 3 eine Ansicht der in Fig. 2 gezeigten Spiegelhalterung von rechts. Fig. 3 is a right side view of the mirror holder shown in Fig. 2.

Fig. 1 zeigt in stark vereinfachter Form den prin zipiellen Aufbau eines zwei Plan-Parallelspiegel auf weisenden optischen Resonators eines hier nicht näher dargestellten Lasergeräts. Der Resonator 1 trägt an seinen beiden Enden zwei an jeweils einer Spiegel halterung 2 gehaltene Spiegel 3, deren Spiegelflächen zueinander parallel sind. Die Normalen der Spiegel flächen sind sämtlich parallel zueinander, wie in Fig. 1 durch eine gestrichelte Linie 4 angedeutet ist. Fig. 1 shows in a highly simplified form the prin ciple construction of a two plane parallel mirror pointing optical resonator of a laser device not shown here. The resonator 1 carries at its two ends two on a mirror holder 2 held mirror 3 , the mirror surfaces are parallel to each other. The normals of the mirror surfaces are all parallel to one another, as indicated in FIG. 1 by a dashed line 4.

Fig. 2 zeigt eine Spiegelhalterung. Die Spiegel halterung besteht aus einem ortsfest bezüglich des Resonators angeordneten Lagerteil 2, bei dem es sich beispielsweise um eine Kunststoff- oder Metallplatte handeln kann, und einen den Spiegel 3 tragenden Spiegelträger 5, der ebenfalls als Kunststoff- oder Metallplatte ausgebildet ist. Bei der in Fig. 2 dar gestellten Spiegelhalterung handelt es sich um die Halterung eines totalreflektierenden Spiegels. Eine abgewandelte Ausführungsform mit einer mittigen Öffnung kann für den teildurchlässigen Spiegel des Resonators vorgesehen sein. Fig. 2 shows a mirror holder. The mirror holder is composed of a stationary with respect to the resonator arranged bearing part 2, which may be for example a plastic or metal plate, and a mirror 3 supporting mirror support 5, which is also formed as a plastic or metal plate. The mirror holder shown in FIG. 2 is the holder of a totally reflecting mirror. A modified embodiment with a central opening can be provided for the partially transparent mirror of the resonator.

In der dem Lagerteil 2 zugewandten Fläche des Spiegel trägers 5 sind drei Weicheisenscheiben 6, 7 und 8 ein gelassen. Die Anordnung dieser Weicheisenscheiben 6, 7 und 8 ist aus Fig. 3 ersichtlich, die eine Ansicht der Spiegelhalterung von der rechten Seite in Fig. 2 her entspricht.In the bearing part 2 facing surface of the mirror support 5 , three soft iron disks 6 , 7 and 8 are left. The arrangement of these soft iron disks 6 , 7 and 8 can be seen from FIG. 3, which corresponds to a view of the mirror holder from the right side in FIG. 2.

Den Weicheisenscheiben 6, 7 und 8 liegen in der gegen überliegenden Fläche des Lagerteils 2 Magnetscheiben 9, 10 bzw. 11 gegenüber. Ein an dem Lagerteil 2 be festigter Zentrierstift 12 greift in eine hier nicht näher dargestellte Ausnehmung auf der Rückseite des Spiegelträgers 5 ein, wodurch ein Abstützpunkt für den Spiegelträger 5 definiert wird. Der Zentrierstift 12 befindet sich in der Darstellung nach Fig. 3 in der rechten unteren Ecke.The soft iron disks 6 , 7 and 8 are in the opposite surface of the bearing part 2 magnetic disks 9 , 10 and 11 opposite. A on the bearing part 2 be fixed centering pin 12 engages in a recess, not shown here, on the back of the mirror support 5 , whereby a support point for the mirror support 5 is defined. The centering pin 12 is located in the illustration according to FIG. 3 in the lower right corner.

In den zwei diagonal gegenüberliegenden Eckbereichen des Lagerteils 2 befinden sich Mikrometerschrauben 13 und 14. Die eine zugespitzte oder abgerundete Stirn fläche aufweisenden Anlagestifte 15 und 16 der Mikro meterschrauben 13 bzw. 14 liegen an der Rückseite des Spiegelträgers 5 an, und zwar innerhalb von schalen förmigen Ausnehmungen in der rückseitigen Oberfläche des Spiegelträgers 5. Durch die Spitzen der Anlage stifte 15 und 16 werden also zwei verstellbare Abstützpunkte für den Spiegelträger 5 gebildet. Die Weicheisenscheiben 6-8 werden gegen die Magnet scheiben 9-11 gezogen, so daß der Spiegelträger 5 gegen das Lagerteil 2 vorgespannt wird. Der Spiegel träger 5 wird an den Spitzen des Zentrierstifts 12 bzw. der Anlagestifte 15 und 16 der Mikrometerschrauben 13 bzw. 14 abgestützt.Micrometer screws 13 and 14 are located in the two diagonally opposite corner regions of the bearing part 2 . The tapered or rounded end face surface bearing pins 15 and 16 of the micrometer screws 13 and 14 are on the back of the mirror support 5 , within shell-shaped recesses in the rear surface of the mirror support 5th By the tips of the system pins 15 and 16 so two adjustable support points for the mirror support 5 are formed. The soft iron discs 6-8 are drawn against the magnetic discs 9-11 , so that the mirror support 5 is biased against the bearing part 2 . The mirror support 5 is supported on the tips of the centering pin 12 or the contact pins 15 and 16 of the micrometer screws 13 and 14 .

Wie Fig. 3 zeigt, definieren die Abstützpunkte 12 und 14 eine erste Gerade X, und die Abstützpunkte 12 und 13 definieren eine zweite Gerade Y. Die beiden Geraden X und Y stehen etwa senkrecht aufeinander. Durch geeignete Anordnung der Mikrometerschrauben 13 und 14 sowie des Zentrierstifts 15 läßt sich erreichen, daß die beiden Achsen X und Y senkrecht aufeinander stehen.As FIG. 3 shows, the support points 12 and 14 define a first straight line X , and the support points 12 and 13 define a second straight line Y. The two lines X and Y are approximately perpendicular to each other. By a suitable arrangement of the micrometer screws 13 and 14 and the centering pin 15 it can be achieved that the two axes X and Y are perpendicular to each other.

Verstellt man mit Hilfe der Mikrometerschraube 13 den Berührungspunkt zwischen der Spitze des Anlagestifts 15 und der Rückseite des Spiegelträgers 5, so wird letzterer um die Achse X aus der Zeichnungsebene der Fig. 3 verschwenkt. Verstellt man die Mikrometer schraube 14, so wird der Spiegelträger 5 mit dem Spiegel 3 um die Achse Y verschwenkt.If one adjusts the point of contact between the tip of the contact pin 15 and the back of the mirror support 5 with the aid of the micrometer screw 13, the latter is pivoted about the axis X from the plane of the drawing in FIG. 3. Adjusting the micrometer screw 14 , the mirror support 5 is pivoted with the mirror 3 about the axis Y.

In Abwandlung der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform könnte der nicht-vestellbare Abstütztpunkt, der hier durch die Spitze des Zentrierstifts 12 definiert wird, links oben in der Ecke des Lagerteils 2 bzw. des Spiegelträgers 5 angeordnet sein. Dann verliefen die beiden Achsen X und Y in der Nähe der linken bzw. der oberen Kante des in Fig. 3 dargestellten quadratischen Umrisses.In a modification of the embodiment shown in Fig. 3 of the non-vestellbare Abstütztpunkt, which is here defined by the tip of the centering pin 12 could be located 5 in the upper left corner of the bearing part 2 and the mirror support. Then the two axes X and Y ran near the left and the upper edge of the square outline shown in FIG. 3, respectively.

Claims

1. A mirror mount for a mirror of an optical resonator of a laser apparatus, with a stationary bearing part (2) and a held on the bearing part (2), the mirror (3) carrying the mirror carrier (5) whose position relative to the bearing part (2) is adjustable with an adjusting device ( 13-16 ), characterized in that the mirror support ( 5 ) is biased against the bearing part ( 2 ) with magnetic force, that the bearing part ( 2 ) the mirror support ( 5 ) at three points ( 12 , 15th , 16 ) and that two of the support points ( 15 , 16 ) are adjustable.

2. Mirror holder according to claim 1, characterized in that the bearing part ( 2 ) and the mirror support ( 5 ) are each formed as a plate made of metal or plastic, and that in the mutually facing sides of the plates ( 2 , 5 ) permanent magnets ( 9th -11 ) or pieces of soft iron ( 6-8 ) are arranged.

3. Mirror holder according to claim 1 or 2, characterized in that the two adjustable support points ( 15 , 16 ) are arranged in two diagonally opposite corner regions of the bearing part ( 2 ) or mirror support ( 5 ).

4. Mirror holder according to one of claims 1 to 4, characterized in that the two adjustable support points from the movable bearing pins on ( 15 , 16 ) two on the bearing part ( 2 ) on the micrometer screws ( 13 , 14 ) are formed.

5. Mirror holder according to one of claims 1 to 4, characterized in that the non-adjustable support point is formed by a centering pin, and that at least one of the two adjustable support points ver ( 15 , 16 ) is fixed in its plane parallel to the mirror surface.