DE3710525A1

DE3710525A1 - Spiegelhalterung fuer eine gaslaseranordnung

Info

Publication number: DE3710525A1
Application number: DE19873710525
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-03-28
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1987-10-08
Anticipated expiration: 2007-03-31
Also published as: DE3710525C2; JP2512137Y2; US4769824A; JPS62158855U

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gaslaseranordnung und insbesondere die Spiegelhalterung einer Gaslaseran ordnung.

Eine bekannte Gaslaseranordnung hat eine Spiegelhalterung bestehend aus einer Spiegelhalteplatte mit einem Spiegel, der in der Halteplatte fluchtend zum Laserentladungsrohr befestigt ist, wobei das Laserentladungsrohr in der Halterung der Gaslaseranordung gelagert ist. Die Spiegel halteplatte ist bezogen auf das Laserentladungsrohr durch eine Kombination aus gegen die Spiegelhalteplatte drückenden Befestigungsmitteln und elastischen Andrückmitteln, die die Spiegelhalteplatte von der Halterung der Gaslaseran ordnung wegdrücken, positioniert. Als elastische An drückglieder werden üblicherweise vorgespannte oder Bellevillefedern verwendet, die zwischen Spiegel halter und Halterung der Gaslaseranordnung angeordnet sind und die Spiegelhalteplatte gegen die durch die Befestigungsmittel ausgeübten Kräfte drücken. Die Spiegelhalteplatte ist bezogen auf die Laserhalterung so positioniert, daß der Spiegel in der Spiegelhalte platte, bedingt durch die von den Befestigungsmitteln ausgeübten Kräfte und die von elastischen Andrückgliedern ausgeübten Gegenkräfte, mit dem Laserentladungsrohr fluchtet.

Die so konstruierte Spiegelhalterung der Gaslaseran ordnung hat den Nachteil, daß die Befestigungsmittel und Andrückglieder, insbesondere die durch die Belleville federn beaufschlagten Andrückglieder, nur in der Axial richtung der Spiegelhalterung wirksam sind. Wenn das Laserentladungsrohr rechtwinklig zur Rohrachse Vibrationen oder mechanischen Stößen unterworfen ist, würde die Spiegelhalterung bezogen auf das Laserentladungsrohr aus ihrer genauen Position gebracht werden, was zu einer merklichen Verringerung der Ausgangsleistung der Anordnung führen würde.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Gaslaseranordnung der vorstehend beschriebenen Art zu schaffen, die mit einer verbesserten Spiegelhalterung ver sehen ist, welche der Auswirkung von in beliebiger Richtung zum Laserentladungsrohr auftretenden Vibrationen und Stößen entgegenwirkt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Gaslaseranordnung mit a) einer Halterung mit einem Stützteil, b) einem bezüglich der Halterung und einer Mittelachse festgelegten Laserentladungsrohr, c) und einer Spiegelhalterung, bestehend aus c1) einem in Verbindung mit dem Stützteil angeordneten Spiegelträger, c2) einem am Spiegelträger angeordneten und bezüglich des Laserentladungsrohres ausgerichteten Spiegel, c3) Be festigungsmitteln, die den Spiegelträger in einer zur Mittelachse des Laserentladungsrohres im wesentlichen parallelen Richtung gegen das Stützteil drücken, und c4) elastischen Andrückgliedern, die den Spiegelträger gegen die Andrückkraft der Befestigungsmittel in der zur Mittelachse des Laserentladungsrohres parallelen Richtung zum Stützteil wegdrücken, das dadurch gekenn zeichnet ist, daß die Spiegelhalterung eine zusätzliche Zentrieranordnung zwischen dem Stützteil und dem Spiegel träger aufweist, mit einer mehrarmigen Blattfeder, die im wesentlichen konzentrisch zur Mittelachse des Laser entladungsrohres angeordnet ist und radial von ihrem Mittelpunkt nach außen ragende Arme aufweist, die in einer zur Mittelachse des Laserentladungsrohres im wesent lichen parallelen Richtung elastisch verformbar sind, wobei einige der Arme im Bereich ihrer äußeren Enden am Stützteil und einige Arme im Bereich ihrer äußeren Enden am Spiegelträger befestigt sind.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Gaslaseranordnung mit a) einer Halterung mit einem Stützteil, b) einem bezüglich der Halterung und einer Mittelachse festgelegten Laserentladungsrohr, und c) einer Spiegelhalterung, bestehend aus c1) einem in Verbindung mit dem Stützteil angeordneten Spiegelträger, c2) einem am Spiegelträger angeordneten und bezüglich des Laser entladungsrohres ausgerichteten Spiegel, c3) Befestigungs mitteln, mit mehreren starren Gewindebolzen, die mit der Spiegelhalterung zusammenwirken und auf dem Spiegel träger in Richtung auf das Stützteil der Halterung im wesentlichen parallel zur Mittelachse des Laserent ladungsrohres drücken; c4) elastischen Andrückgliedern, bestehend aus mehreren Gruppen Federn, die dem starren Gewindebolzen zugeordnet sind und zwischen dem Stützteil und dem Spiegelträger angeordnet sind, wobei die Federn den Spiegelträger vom Stützteil in eine Richtung im wesentlichen parallel zur Mittelachse des Laserent ladungsrohres drücken gegen die Kräfte, mit denen der Spiegelträger durch die starren Gewindebolzen gedrückt wird, und Hilfsbefestigungsmitteln, die zwischen dem Stützteil und dem Spiegelträger angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsbefestigungsmittel eine mehrarmige Blattfeder aufweisen, deren Mittelachse im wesentlichen mit der Mittelachse des Laserentladungs rohres fluchtet und mit mehreren vom Mittelteil radial nach außen sich erstreckenden Armen, die jeweils in einer Richtung parallel zur Mittelachse der Feder elastisch verformbar sind, wobei die Arme mit ihren äußeren Enden abwechselnd am Stützteil und am Spiegelträger der Spiegel halterung befestigt sind.

Die Nachteile der bekannten Gaslaseranordnung und die Vorteile der Gaslaseranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren im einzelnen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1A die Spiegelhalterung einer bekannte Gaslaseran ordnung in schematischer Draufsicht;

Fig. 1B die Gaslaseranordnung mit der Spiegelhalterung gemäß Fig. 1A in schematischer fragmentarischer Seitenansicht;

Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform einer Gaslaser anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in schematischer, perspektivischer Teilansicht;

Fig. 3A die Spiegelhalterung der Gaslaseranordnung gemäß Fig. 2 in schematischer Draufsicht; und

Fig. 3B die Gaslaseranordnung gemäß Fig. 2 mit der Spiegelhalterung gemäß Fig. 3A in schematischer und fragmentarischer Seitenansicht.

In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugs ziffern bezeichnet.

Die Fig. 1A und 1B zeigen ein Beispiel einer Gaslaseran ordnung gemäß dem Stand der Technik, und insbesondere die Spiegelhalterung der Anordnung, auf sich die vor liegende Erfindung im allgemeinen bezieht.

Wie insbesondere aus der Fig. 1B zu ersehen ist besteht die Gaslaseranordnung aus einer Halterung mit einem vorderen Stützteil 10 mit einer mittleren Öffnung 12 und wenigstens drei Haltestangen 14, die jeweils durch die Ecken des Stützteiles 10 ragen. Jede Haltestange 14 liegt im rechten Winkel zum Stützteil 10 und ist am Stützteil 10 mittels einer Mutter 16, die am Gewindeteil (nicht dargestellt) jeder Haltestange aufgeschraubt ist, befestigt. Die Halte stangen 14 haben in axialer Richtung Verlängerungen 14 a, die vorne am Stützteil 10 vorstehen. Ein Laserentladungs rohr 18 liegt parallel zu den Haltestangen 14 und ist am Stirnende mit einem Brewsterwinkel-Fenster 18 a versehen, das durch die mittlere Öffnung 12 des Stützteils 10 ragt und vor dem Spiegelträger 22 endet.

Vor dem Stützteil 10 der Halterung ist eine Spiegelhalterung 20 vorgesehen, die zusätzlich zu den axialen Verlängerungen 14 a der Haltestangen 14 einen Spiegelträger 22 aufweist, der parallel zum Stützteil 10 angeordnet ist. Der Spiegel träger 22 ist auf den Verlängerungen 14 a der Haltestangen 14 mittels einer Kombination von Befestigungsmitteln mit Muttern 24 und elastischen Andrückmitteln, mit Federn 26 und Federrückhaltemuttern 28, positioniert. Jede der Muttern 24 hat einen Innengewindezapfen, der jeweils auf dem Gewindeende einer jeden Haltestange 14 befestigt ist, obwohl dies in den Figuren nicht zu ersehen ist, und drückt daher auf den Spiegelträger 22 in Richtung auf das Stützteil 10. Die Federn 26 bilden einen Teil der elastischen Andrückglieder und bestehen aus zwei Paaren von vorgespannten oder Belleville-Federn, die jeder Haltestange 14 zugeordnet sind und zwischen der Rückseite des Spiegelträgers 22 und jeder Federrückhaltemutter 28 übereinandergestapelt sind. Die so aus vier Sätzen Belleville-Federn 26 der zugehörigen Rückhaltemuttern 28 zusammengesetzten elasti schen Andrückglieder drücken den Spiegelträger gegen die Kräfte, mit denen der Spiegelträger 22 durch die die Befestigungsmittel bildenden Muttern 24 angedrückt wird, vom Stützteil 10 weg.

Der Spiegelträger 22 ist in seinem Mittelteil mit einer runden Öffnung 30 versehen, in der ein Spiegel 32 mit einem geeigneten Paßsitz aufgenommen ist. Der Spiegel träger 22 ist bezogen auf die Halterung so positioniert, daß der in der Öffnung 30 des Spiegelträgers 22 aufgenommene Spiegel genau mit dem Laserentladungsrohr 18 fluchtet. Eine solche Positionierung des Spiegelträgers 22 wird durch die Kombination der Kräfte, die durch die als Be festigungsmittel dienenden Muttern 24, und der Gegen kräfte, die durch die elastischen Andrückmittel, be stehend aus den Federn 26 und den Rückhaltemuttern 28, ausgeübt werden, erzielt.

Die so konstruierte Spiegelhalterung 20 der bekannten Gas laseranordnung hat den Nachteil, daß die Befestigungsmittel mit den Muttern 24 und die Andrückglieder mit den Belle ville-Federn 26 und den Rückhaltemuttern 28 nur in axialer Richtung der Spiegelhalterung 20 insgesamt wirksam sind. Es kann passieren, daß das Laserentladungsrohr 18 Vibra tionen oder mechanischen Stößen unterworfen ist, die rechtwinklig oder mit irgend einem anderen Winkel zur Rohrachse direkt über die Halterung ausgeübt werden.

In einem solchen Fall würde die Spiegelhalterung 20 als ganzes oder nur der, auf dem Spiegelträger 20 befestigte Spiegel 32 aus seiner genauen, auf das Laserentladungs rohr 18 bezogenen Position verrückt werden und könnte zu einer Verringerung der Ausgangsleistung der Anordnung führen, die darauf zurück zuführen ist, daß Spiegel 32 und Laser entladungsrohr 18 nicht mehr fluchten.

Die vorliegende Erfindung beseitigt den Nachteil der vor stehend beschriebenen Gaslaseranordnung.

In den Fig. 2 und 3A und 3B ist eine Gaslaseranordnung ge mäß der vorliegenden Erfindung als Beispiel dargestellt, die grundsätzlich eine ähnliche Konstruktion und An ordnung wie die Gaslaseranordnung gemäß dem Stand der Technik, und wie in den Fig. 1A und 1B gezeigt, aufweist. Die Gaslaseranordnung mit der vorliegenden Erfindung besteht aus einer Halterung mit einem vorderen Stütz teil 10 mit einer mittleren Öffnung 12 und wenigstens drei Haltestangen 14, die jeweils durch die Ecken des Stützteiles 10 ragen. Die Haltestangen 14 haben in axialer Richtung Verlängerungen 14 a, die am Stützteil 10 nach vorne vorstehen, und das Stützteil 10 ist an diesem mittels Muttern 16 befestigt.

Ein Laserentladungsrohr 18 liegt parallel zu den Halte stangen 14 und ist mit einem Brewsterwinkel-Fenster 18 a verschlossen, welches durch die mittlere Öffnung 12 im Stützteil 10 in Richtung auf den Spiegelträger 22 ragt. Die Haltestangen 14 sind aus einem Metall mit einem kleinen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie bei spielsweise Invarstahl hergestellt. Die anderen Bauteile, die gewöhnlich Teil der Halterung sind, sind allgemein bekannt und für das Verständnis der vorliegenden Erfindung unwesentlich, so daß diese Teile weder dargestellt sind noch beschrieben werden.

Die Gaslaseranordnung der vorliegenden Erfindung besteht weiterhin aus einer Spiegelhalterung, die vor dem Stütz teil 10 der Halterung der Gaslaseranordnung positioniert ist. Wie bei der bekannten Anordnung gemäß der Fig. 1A und 1B ist die Spiegelhalterung als ganzes mit der Bezugsziffer 42 bezeichnet und besteht zusätzlich zu den axialen Verlängerungen 14 a der Haltestangen 14 aus einem Spiegelträger 22, der parallel zum Stützteil 10 ange ordnet ist. Der Spiegelträger 22 wird auf den Verlängerungen 14 a der Haltestangen 14 durch die Kombination von Be festigungsmitteln mit Muttern 24 und elastischen Andrück gliedern mit Federn 26 und Federrückhaltemuttern 28 in seiner Position gehalten. Jede der Muttern 24 hat einen lnnengewindezapfen, der an einem Gewindeende jeder Halte stange 14 befestigt ist, was in den Figuren nicht zu sehen ist, und drückt somit auf den Spiegelträger 22 in Richtung auf den Stützteil 10. Die Federn 26, die einen Teil elastischer Andrückglieder bilden, bestehen aus zwei Paaren vorgespannten oder Belleville-Federn die jeder Haltestange 14 zugeordnet sind und zwischen der Rückseite des Spiegelträgers 22 und jeder Feder rückhaltemutter 28, wie dargestellt, übereinander ange ordnet sind. Die so aus vier Sätzen Belleville-Federn 26 und zugehörigen Rückhaltemuttern 28 zusammengesetzten elastischen Andrückglieder drücken den Spiegelträger 22 wirksam in Richtung weg von dem Stützteil 10 gegen die Kräfte, mit denen der Spiegelträger 22 durch die Muttern 24, welche die Befestigungsmittel bilden, gedrückt wird.

Der Spiegelträger 22 hat in seinem Mittelteil eine Öffnung 30, in der ein Spiegel 32 mit einem geeigneten Paßsitz aufgenommen ist. Der Spiegelträger 22 ist bezogen auf die Halterung der Gaslaseranordnung so positioniert, daß der in der Öffnung 30 des Spiegelträgers 22 aufgenommene Spiegel 32 genau mit dem Laserentladungsrohr 18 fluchtet. Eine solche Positionierung des Spiegelträgers 22 wird erzielt in Folge der Kombination der Kräfte, die durch die Befestigungsmittel, bestehend aus den Muttern 24, und der entgegengesetzten Kräfte, die durch die elastischen Andrückglieder, bestehend aus den Federn 26 und den Rück haltemuttern 28, ausgeübt werden.

Die Gaslaseranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weist alle Bauteile die die Halterung der Gaslaseranordnung und des Spiegels, wie sie anhand der Fig. 1A und 1B be schrieben worden sind, auf.

Bei der gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Er findung hat die Spiegelhalterung 42 zusätzlich zu solchen Befestigungsmitteln und Andrückgliedern zwischen dem Stützteil 10 der Halterung der Gaslaseranordnung und dem Spiegelträger 22 der Spiegelhalterung 42 radiale oder Hilfs befestigungsmittel 44. Die Hilfsbefestigungsmittel bestehen aus zwei Sätzen starren Pfosten 46 und 48, einer einzigen mehrarmigen Blattfeder 50 und mehreren Befestigungselementen 52. Die mehrarmige Blattfeder 50 hat eine geeignete Anzahl von Armen, die sich vom Mittelteil der Feder 50 radial nach außen erstrecken und jeweils in einer Richtung parallel zur Mittelachse der Feder 50 elastisch verformbar sind. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist eine solche Blattfeder 50 im allgemeinen in Form eines sechs armigen Sterns ausgebildet und hat einen Mittelteil mit einer kreisförmigen Öffnung 54 und sechs radial sich erstreckenden Armen 56, die um den Mittelteil angeordnet sind. Ein Satz der Pfosten 46 ist am Stützteil 10 der Halterung der Gaslaseranordnung befestigt und steht an dieser vor und der andere Satz der Pfosten 48 ist am Spiegelträger 22 befestigt und steht an diesem nach rück wärts vor. Die radialen Arme 56 der Sternfeder 50 stehen am Mittelteil der Feder 50 radial nach außen vor und sind in gleichen Winkelabständen zueinander um die Mittel achse der Feder 50 angeordnet, wie dies am besten aus der Fig. 3A zu ersehen ist. Von den sechs Armen 56 dieser Sternfeder 50 sind abwechselnd drei fest mit ihren äußeren Enden mit dem Stützteil 10 jeweils durch die Pfosten 46 verbunden und die anderen Arme sind mit ihren äußeren Enden am Spiegeltrager 22 der Spiegelhalterung 42 jeweils durch die Pfosten 48 befestigt, wie dies am besten aus der Fig. 2 zu ersehen ist. Die Befestigungselemente 52 werden dazu verwendet, die einzelnen Arme 56 der Feder 50 jeweils an dem Pfosten 46 und 48 zu befestigen. Die Pfosten 46 und 48 sind beispielsweise aus Aluminium hergestellt.

Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, ist die Halterung der Gaslaseranordnung auf einer Grundplatte 58 installiert und das Laserentladungsrohr 18 ist mittels Befestigungselementen 62 in einem zusätzlichen Stützteil 60 gelagert.

Jeder Arm 56 der sechsarmigen Sternfeder 50 ist bezogen auf das Stützteil der Halterung der Gaslaseranordnung und dem Spiegelträger 22 der Spiegelhalterung 42 in einer Richtung parallel zur Mittelachse der Feder 50 elastisch verformbar. Der Spiegelträger 22 der Spiegelhalterung 42 oder genauer gesagt der in dem Spiegelträger 22 aufge nommene Spiegel 32 ist daher zur Halterung der Gaslaser anordnung und damit zum in der Halterung aufgenommenen Laserentladungsrohr 18 axial bewegbar. Die Ausrichtung des Spiegels 32 zum Laserentladungsrohr 18 wird somit aufrecht erhalten, ohne daß sie durch das zusätzliche Anbringen von Hilfsbefestigungsmitteln zwischen der Spiegelhalterung und der Halterung der Gaslaseranordnung beeinflußt wird.

Die Arme 56 der Sternfeder 50 sind sowohl am Stützteil 10 als auch am Spiegelträger 22 fest mittels der Pfosten 46 und 48 und der Befestigungselemente 52 befestigt. Die Pfosten 46 und 48 sind im allgemeinen in Form eines Sechseckes um die Mittelachse der Feder 50 angeordnet die Feder 50 weist gegen Vibrationen und Stöße, mit denen die Halterung der Gaslaseranordnung und die Spiegelhalterung in beliebigen Richtungen rechtwinkelig zur Mittelachse der Feder 50 beaufschlagt werden können, einen Widerstand auf. Die relative Position des Spiegelträgers 22 der Spiegelhalterung 42 bezogen auf das Stützteil 10 der Halterung der Gaslaseranordnung bleibt somit unverändert, ohne daß sie durch Vibrationen und Stöße beeinflußt wird, die im rechten Winkel zur Mittelachse der Feder 50 auf die Halterung der Gaslaseranordnung und Spiegelhalterung ausgeübt werden.

Claims

1. Gaslaseranordnung mit

a) einer Halterung mit einem Stützteil (10),
b) einem bezüglich der Halterung und einer Mittel achse festgelegten Laserentladungsrohr (18),
c) und einer Spiegelhalterung, bestehend aus
- c1) einem in Verbindung mit dem Stützteil (10) ange ordneten Spiegelträger (22),
- c2) einem am Spiegelträger (22) angeordneten und be züglich des Laserentladungsrohres ausgerichteten Spiegel (32),
- c3) Befestigungsmitteln (24), die den Spiegelträger (22) in einer zur Mittelachse des Laserentladungsrohres (18) im wesentlichen parallelen Richtung gegen das Stützteil (10) drücken und
- c4) elastischen Andrückgliedern (26, 28), die den Spiegelträger (22) gegen die Andrückkraft der Befestigungsmittel (26, 28) in der zur Mittelachse des Laserentladungsrohres (18) parallelen Richtung vom Stützteil (10) wegdrücken, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelhalterung (42) eine zusätzliche Zentrieranordnung (44) zwischen dem Stützteil (10) und dem Spiegelträger (22) aufweist, mit einer mehrarmigen Blattfeder (50), die im wesent lichen konzentrisch zur Mittelachse des Laserent ladungsrohres (18) angeordnet ist und radial von ihrem Mittelpunkt nach außen ragende Arme aufweist, die in einer zur Mittelachse des Laserentladungs rohres im wesentlichen parallelen Richtung elastisch verformbar sind, wobei einige der Arme im Bereich ihrer äußeren Enden am Stützteil (10) und einige Arme im Bereich ihrer äußeren Enden am Spiegelträger (22) befestigt sind.

2. Gaslaseranordnung nach Anpruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Blattfeder (50) einen Mittelteil mit einer Öffnung (54) aufweist, die im wesenlichen konzentrisch zur Mittelachse des Laserentladungsrohres (18) angeordnet ist, und daß die Arme (56) der Blattfeder (50) sich vom Mittelteil der Blattfeder radial nach außen erstrecken und in etwa gleichen Winkelabständen um den Mittelpunkt der Blattfeder angeordnet sind.

3. Gaslaseranordnung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Arme (56) der Blatt feder abwechselnd am Stützteil (10) und am Spiegel träger (22) der Spiegelhalterung (42) befestigt sind.

4. Gaslaseranordnung nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Zentrieranordnung (44) zwei Gruppen von starren Pfosten (46, 48) aufweist, von denen die eine Gruppe am Stützteil (10) befestigt ist und an diesem vorsteht und die andere Gruppe am Spiegel träger (22) befestigt ist und an diesem vorsteht, und daß die Arme (56) der Blattfeder (50) im Bereich ihrer äußeren Enden abwechselnd mit den Pfosten (46, 48) der einen bzw. anderen Gruppe befestigt sind.

5. Gaslaseranordnung nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß jeder der Pfosten (46, 48) aus Aluminium besteht.