DE3718465A1 - Gaslaser, insbesondere co(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-laser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gaslaser, insbesondere CO₂-Laser, mit einem rohrförmigen Gehäuse, einem Resonator mit zwei an den Gehäusestirnseiten auf einer gemeinsamen Achse (optische Achse) angeordneten Resonatorspiegeln, zwei sich im Gehäuseinneren längs der optischen Achse erstreckenden Hauptelektroden, die zwischen sich einen Entladungsraum bilden, in dem die optische Achse verläuft, und gegebenenfalls mit mindestens zwei im Gehäuseinneren zu beiden offenen Seiten des Entladungsraumes sich parallel zur optischen Achse erstreckenden Hilfselektroden zur Vorionisierung.

Ein derartiger Gaslaser ist aus der DE-OS 33 13 811 bekannt.

Ferner ist durch die DE-PS 30 43 574 ein CO₂-Wellenleiterlaser bekannt, dessen Gehäuse aus einem rohrförmigen Metallmantel aufgebaut ist, in dem ein sich über die gesamte Rohrmantel­ länge erstreckendes Dielektrikum, drei Quarzabstandsstäbe und zwei Elektroden angeordnet sind und der stirnseitig mit zwei Spiegeltragplatten abgeschlossen ist. Das Dielektrikum besteht aus einem Bornitridkörper aus zwei identischen Hälften, die dem Rohrmantel entsprechend geformt sind und an der Mantelinnen­ fläche anliegen, zwei Abstandsstäbe und eine Elektrode zwischen sich aufnehmen und sich mit ihrer Fußfläche auf der ebenfalls dem Rohrmantel entsprechend geformten anderen Elektrode abstüt­ zen. Im zusammengebauten Zustand dieser Einzelteile fixieren sich der Rohrmantel, der Bornitridkörper, die Elektroden und eine Halteschiene für die eine Elektrode gegenseitig selbst. Der bekannte Laser ist hierzu aus mehreren einzelnen Teilen aufge­ baut, die aufeinander genau abgestimmt sind und zusammenpassen müssen, wobei sich die gegenseitige Fixierung dieser Einzelteile erst im in den Rohrmantel eingeschobenen Zustand ergibt und sich die Montage als Ganzes relativ aufwendig gestaltet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für einen Gaslaser der eingangs genannten Art eine möglichst kompakte Bauweise bei einfacher Montage anzugeben.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Resonator einen sich über die gesamte Länge des Gehäuses erstre­ ckenden Körper aufweist, an dessen einander gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils ein als Träger für die Resonatorspiegel ausgebildeter und gleichzeitig als Abschlußplatte an der Gehäusestirnseite dienender Flansch vorgesehen ist, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser im Bereich der jeweiligen Gehäusestirnseite entspricht, daß der die Flansche verbindende Mittelteil des Resonatorkörpers als eine der beiden Hauptelek­ troden ausgebildet ist und daß die zweite Hauptelektrode über Distanzelemente mechanisch mit diesem Mittelteil verbunden ist.

Ein derartiger Laser ist in einfacher Weise aus zwei modulartigen Baugruppen, nämlich aus dem Gehäuse und dem Resonator aufgebaut. Jede der beiden Baugruppen kann vorteilhafterweise für sich allein vorgefertigt und geprüft werden. Dabei bildet insbesondere der Resonator eine selbständige kompakte Einheit. An dem Resona­ torkörper befinden sich alle für die Laserfunktion notwendigen mechanischen und optischen Komponenten. Aufgrund seines Aufbaus ist der Resonator von allen Seiten leicht zugänglich, so daß eine einfache Montage des Resonators mit hoher Genauigkeit möglich ist. Ein großer Vorteil der Bauweise des eine selbstän­ dige Einheit darstellenden Resonators besteht darin, daß die Prüfung der Laserfunktion bereits vor dem Einbau in das Gehäuse erfolgen kann und notwenige Justagearbeiten einfach durchzufüh­ ren sind. Aufgrund der kompakten Bauweise ist auch eine einfache Montage des gesamten Lasers gewährleistet. Der Montagevorgang reduziert sich nach Herstellung der einzelnen Baugruppen dabei darauf, daß der Resonator als Ganzes in das Gehäuse einzuführen und sodann lediglich das Gehäuse durch Verbinden mit den Flanschen des Resonatorkörpers dicht zu verschließen ist.

Hinsichtlich des einfachen Aufbaus auch eines mit Hilfselektroden zur Vorionisierung aufgebauten Lasers ist es von Vorteil, wenn die Hilfselektroden gleichzeitig die Distanzelemente zur Verbin­ dung der zweiten Hauptelektrode mit dem Mittelteil bilden.

Da ein Resonatorspiegel zu dem anderen Resonatorspiegel einjustier­ bar sein muß, ist es vorteilhaft, wenn ein Flansch des Resonator­ körpers als Justiereinrichtung für den betreffenden Resonatorspie­ gel ausgebildet ist.

Im Hinblick auf eine kompakte Bauweise auch des Gehäuses und einen Aufbau des Gehäuses als selbständige, vorzufertigende Einheit ist es zweckmäßig, wenn das Gehäuse mit Befestigungs­ flanschen zur Befestigung an einer Unterlage, zwei Gasanschlüssen und einem mit der zweiten Hauptelektrode verbindbaren Anschluß­ stecker ausgebildet ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Anspruchs 1 sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen CO₂-Lasersender in Seitenansicht, Fig. 2 den Laser als Ganzes im Schnitt II-II nach Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt III-III nach Fig. 2 Fig. 4 den Aufbau des Resonators in perspektivischer Darstellung.

Der Laser nach den Fig. 1 bis 3 hat ein rohrförmiges Gehäuse 1 von hier z. B. quadratischem Querschnitt, das z. B. aus Aluminium­ oxydkeramik besteht und an den einander gegenüberliegenden Stirn­ seiten mit jeweils einem metallenen Abschlußflansch 2 bzw. 3 ausgebildet ist. Diese Abschlußflansche haben - wie aus Fig. 2 hervorgeht - unterschiedliche Durchmesser. Ferner ist das Gehäuse 1 an den Außenseiten noch mit zwei Befestigungsflanschen 4 und 5 zur Befestigung an einer Unterlage, zwei Gasanschlüssen 6 und 7 sowie einem Anschlußstecker 8 ausgebildet, der aus einer Steck­ hülse 9 und einem Kontaktstift 10 besteht, welcher gleichzeitig so gestaltet ist, daß er in Zusammenhang mit der Steckhülse 9 einen hochspannungssicheren Stecker ergibt, an den ein modul­ förmiger Entladekreis ohne Zwischenleitungen direkt angesteckt werden kann. Das Gehäuse 1 ist vor dem Einbau des Resonators mit den Teilen 6 bis 10 bestückt und bildet dann eine für sich allein vorgefertigte selbständige Einheit. Auch der Resonator ist als selbständige, kompakte Einheit aufgebaut. Hierzu weist der Resonator einen sich über die gesamte Länge des Gehäuses erstreckenden Körper 11 aus Aluminiumoxydkeramik auf, wobei an den einander gegenüberliegenden Stirnseiten dieses Körpers je­ weils ein im wesentlichen kreisscheibenförmiger, an vier Stellen des Außenumfangs in der dargestellten Weise abgeflachter Flansch 12 bzw. 13 vorgesehen ist und der diese Flansche verbindende Mittelteil 14 des Resonatorkörpers 11 als eine der beiden Haupt­ elektroden ausgebildet ist. Die jeweils mit einem Durchbruch 15 bzw. 16 für den Laserstrahl versehenen Flansche 12, 13 sind als Träger für die Resonatorspiegel 17, 18 ausgebildet und dienen gleichzeitig als Abschlußplatte an der Gehäusestirnseite, wobei der Außendurchmesser der Flansche jeweils dem Innendurchmesser im Bereich der jeweiligen Gehäusestirnseite entspricht. In diesem Fall ist also entsprechend den unterschiedlichen Durchmessern der Abschlußflansche 2 und 3 des Gehäuses 1 der Außendurchmesser des linken Flansches 12 zur Gewährleistung des Resonatoreinbaus in der richtigen Lage etwas größer als der Außendurchmesser des rechten Flansches 13. Der montierte Resonator wird in die Ab­ schlußflansche 2 und 3 des Gehäuses 1 eingeschoben, von diesen zentriert und mit diesen dicht verbunden. Zur Verbindung mit den Abschlußflanschen z. B. in Form einer Verschweißung in der gemein­ samen Ringzone sind die Mantelflächen der Flansche 12 und 13 des Resonatorkörpers 11 leitend beschichtet. Der linke Flansch 12 ist Träger für einen als optisches Umlenkelement oder total reflektierender Spiegel ausgebildeten Resonatorspiegel 17, der in einer mit einer Abschlußplatte 19 vakuumdicht verschlossenen Ausnehmung 20 aufgenommen ist, während der rechte Flansch 13 gleichzeitig als Justiereinrichtung für den das Auskoppelele­ ment bildenden Resonatorspiegel 18 ausgebildet ist. Diese Justier­ einrichtung ist hier in der Form der aus dem DE-GM 84 19 047 bekannten Justiervorrichtung ausgebildet und daher hier nicht mehr näher beschrieben. Beide an den Gehäusestirnseiten vorge­ sehenen Resonatorspiegel 17, 18 sind vor den Durchbrüchen 15, 16 auf einer gemeinsamen Achse, nämlich auf der optischen Achse 21 des Resonators angeordnet. Längs dieser optischen Achse er­ strecken sich im Gehäuseinneren zwei Hauptelektroden 14 bzw. 22, die zwischen sich einen Entladungsraum bilden, in dem die optische Achse verläuft. Eine dieser Hauptelektroden, nämlich die die Masseelektrode darstellende Hauptelektrode 14 wird von dem entsprechend leitend beschichteten Mittelteil des Resonatorkörpers 11 gebildet, während die die Hochspannungs­ elektrode darstellende zweite Hauptelektrode 22 als Einzel­ teil ausgebildet und über Distanzelemente 23 bzw. 24 mechanisch mit dem Mittelteil 14 verbunden ist. Diese Distanzelemente werden hier von zwei zu beiden offenen Seiten des Entladungs­ raumes sich parallel längs der optischen Achse 21 erstreckenden Hilfselektroden zur Vorionisierung gebildet, die ebenfalls aus entsprechend leitend beschichteten Teilen aus Aluminiumoxyd­ keramik bestehen und an seitlichen Stegen 25 bzw. 26 der Haupt­ elektroden 14, 22 befestigt, z. B. angelötet sind. Damit sind bei dem dargestellten und beschriebenen Laser die Materialpaarun­ gen so gewählt, daß selbst bei größeren Temperaturänderungen nur minimale Unterschiede in der Längenausdehnung auftreten und somit mechanische Spannungen weitgehend vermieden werden.

Die elektrische Verbindung zwischen den Haupt- und den Hilfselek­ troden erfolgt in nicht näher dargestellter Weise, wobei die Hilfselektroden an bestimmten Stellen mit einer leitenden Be­ schichtung versehen sind. Die Kontaktierung der die Hoch­ spannungselektrode darstellenden zweiten Hauptelektrode 22 erfolgt hier mittels einer an ihr befestigten, im Querschnitt etwa U-förmigen Kontaktfeder 27, die beim Einführen des fertigen Resonators in das Gehäuse mit ihren nach innen gerichteten, vorgespannten Federschenkeln den Kontaktstift 10 des Anschluß­ steckers 8 kontaktiert.

Claims (11)

1. Gaslaser, insbesondere CO₂-Laser, mit einem rohrförmigen Ge­ häuse, einem Resonator mit zwei an den Gehäusestirnseiten auf einer gemeinsamen Achse (optische Achse) angeordneten Resonator­ spiegeln, zwei sich im Gehäuseinneren längs der optischen Achse erstreckenden Hauptelektroden, die zwischen sich einen Entladungs­ raum bilden, in dem die optische Achse verläuft, und gegebenen­ falls mit mindestens zwei im Gehäuseinneren zu beiden offenen Seiten des Entladungsraumes sich parallel zur optischen Achse erstreckenden Hilfselektroden zur Vorionisierung, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator einen sich über die gesamte Länge des Gehäuses (1) erstreckenden Körper (11) aufweist, an dessen einander gegen­ überliegenden Stirnseiten jeweils ein als Träger für die Resonatorspiegel (17, 18) ausgebildeter und gleichzeitig als Abschlußplatte an der Gehäusestirnseite dienender Flansch (12, 13) vorgesehen ist, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser im Bereich der jeweiligen Gehäusestirnseite entspricht, daß der die Flansche (12, 13) verbindende Mittelteil (14) des Resonator­ körpers (11) als eine der beiden Hauptelektroden ausgebildet ist und daß die zweite Hauptelektrode (22) über Distanzelemente (23, 24) mechanisch mit diesem Mittelteil (14) verbunden ist.

2. Gaslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonatorkörper (11) aus Aluminiumoxydkeramik besteht und an seinem Mittelteil (14) und den Flanschmantelflächen leitend beschichtet ist.

3. Gaslaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus Aluminiumoxydkeramik besteht.

4. Gaslaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Gehäuses (1) jeweils ein metallener Abschlußflansch (2, 3) angeordnet ist.

5. Gaslaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußflansche (2, 3) unterschiedliche Durchmesser auf­ weisen.

6. Gaslaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit Hilfselektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden gleichzeitig die Distanzelemente (23, 24) zur Verbindung der zweiten Hauptelektrode (22) mit dem Mittelteil (14) bilden.

7. Gaslaser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden (23, 24) aus Aluminiumoxydkeramik beste­ hen und zur elektrischen Verbindung mit den Hauptelektroden an bestimmten Stellen mit einer leitenden Beschichtung versehen sind.

8. Gaslaser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden (23, 24) an seitlichen Stegen (25, 26) der Hauptelektroden (14, 22) befestigt sind.

9. Gaslaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flansch (13) des Resonatorkörpers (11) als Justierein­ richtung für den betreffenden Resonatorspiegel (18) ausgebildet ist.

10. Gaslaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) mit Befestigungsflanschen (4, 5) zur Befestigung an einer Unterlage, zwei Gasanschlüssen (6, 7) und einem mit der zweiten Hauptelektrode (22) verbindbaren Anschluß­ stecker (8) ausgebildet ist.

11. Gaslaser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der zweiten Hauptelektrode (22) eine Querschnitt etwa U- förmige Kontaktfeder (27) befestigt ist, welche auf einen Kontakt­ stift (10) des Anschlußsteckers (8) aufsteckbar ist.