DE3836287A1 - Festkoerperlaser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Festkörperlaser, bestehend aus einem zylindrischen Metallrohr gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Durch das Deutsche Gebrauchsmuster 70 12 090 ist ein Gehäuse zur schlag­ wettersicheren Kapselung und explosionsgeschützten Unterbringung eines op­ tischen Gerätes bekanntgeworden, bei dem ein zylindrisches Rohrstück als Mantel für für ein optisches Gerät dient, dessen beide Abschlußdeckel mit­ tels Stangen das Rohrstück mit diesen Deckeln verspannen, wobei diese Stangen gleichzeitig zum Tragen der optischen Elemente dienen und diese ähnlich einer optischen Bank auf den Stangen verstellt werden können. Für die Bildung eines starren Festkörperlasers ist diese Gehäuse-Konzeption nicht geeignet.

Dagegen ist aus der DE-AS 21 14 449 ein Lasergerät für den Einsatz in schlagwetter- oder explosionsgefährdeten Betrieben bekanntgeworden, das in einem zylindrischen Metallrohr untergebracht ist, wobei das koaxial ange­ ordnete Entladungsrohr einschließlich der ebenfalls koaxial angeordneten elektronischen Bauelemente zwischen zwei justierbare Abstützungen angeord­ net ist. Über die Ausbildung des Festkröperlasers ist hier jedoch nur so­ viel ausgesagt, daß er in einem Innenraum des Gehäuses - also das zylin­ drische Metallrohr - druckfest und abgeschlossen gelagert ist. Die vorge­ schlagene Ausführungsform ist in ihrem Aufwand an Raum und Gewicht viel zu hoch, so daß sie nur für spezielle Fälle - wie auch vorgesehen - einsetz­ bar ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Festkörper­ laser der eingangs genannten Art zu schaffen, der in Raum und Gewicht minimiert ist und auch eine erhebliche Reduzierung der Baulänge erlaubt, wenn eine solche gefordert wird, ohne daß hierbei die Konzeption wesent­ lich geändert werden muß.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 oder 2 aufgezeigten Maß­ nahmen gelöst. In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen und Weiterbil­ dungen aufgezeigt und in der nachfolgenden Beschreibung sind Ausführungs­ beispiele erläutert und in den Figuren der Zeichnung skizziert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung,

Fig. 1a eine Frontansicht bei abgenommener Pilotlicht-Einkoppeleinheit gemäß Fig. 1 in schematischer Darstellung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel eines sogenannten gefalteten Lasers in schematischer Darstellung,

Fig. 3 eine Skizze auf ein Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 in schema­ tischer Darstellung.

Fig. 3a eine Skizze der Frontansicht in Pfeilrichtung A gesehen in schematischer Darstellung,

Fig. 4 eine Skizze für ein Ausführungsbeispiel der Umlenk-Tripelanord­ nung für jeweils zwei Rohrstücke,

Fig. 5 eine Skizze eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine Um­ lenk-Tripelanordnung.

Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel eines Festkörperlasers setzt sich aus einem zylindrischen Metallrohr 10 bestimmter Länge zusammen, wo­ bei die Länge von der Lasergesamtkonzeption abhängt. Dieses Metallrohr dient nun nicht nur als Gehäuse, sondern auch als sogenannte "optische Bank", als Komponententräger und natürlich auch als Schutz gegen Umwelt­ einflüsse. Dieses Metallrohr 10 bildet also das unmittelbare Lager- und Führungselement für die in ihm einsetzbar und/oder verschiebbar angeord­ neten Laserkomponenten, wie die Ein- und Auskoppelspiegel 11, 12, das Fen­ ster (Shutter) 13 und der Pumplichtreflektor 14 und darin angeordnetem Laserkristall 19 mit den Pumplampe(n) 20 etc. Alle diese vorgenannten Kom­ ponenten sind mit einem dem Innendurchmesser des Metallrohres 10 angepaß­ ten Fassungen angeordnet, die mit kranzförmig angeordneten Kugeldruck­ stücken oder einzelnen Druckkugeln 15 oder Druckkugellager versehen sind, welche sich an der Metallrohr-Innenwand abstützen. Über Justier- und Fest­ stellschrauben 16 werden diese Komponenten schon bei der Montage im Werk vorjustiert und fixiert. Um nun an den beiden Rohrenden 10 a und 10 b die Einkoppeleinheit 17 - hier des Pilotlichtlasers (nicht gezeichnet) - und die Auskoppeleinheit 18 mit dem Lichtleiteranschluß 18 a für das erzeugte Laserlicht aufnehmen zu können, sind diese Enden 10 a, 10 b als Aufnahmela­ ger in üblicher Weise ausgebildet. Weiterhin sind die beiden Rohrendmün­ dungen so ausgebildet, daß die Spiegelhalterung 11 a, 12 a aufgenommen wer­ den kann. Diese Halterungen sind als Taumelscheiben ausgebildet. Die X- und Y-Achse ist hier einstell- und arretierbar und Markierungen (nicht gezeichnet) sind für beide Achsen angeordnet.

Aus der Fig. 1a ist ersichtlich, daß der Laserkristall 19 in der Rota­ tionsachse LA des Metallrohres angeordnet ist. Dem Kristall 19 können nun eine oder mehrere Lampen 20 zugeordnet sein, die vorzugsweise jeweils in den senkrecht aufeinanderstehenden Achsebenen gelegt werden. In der Figur ist - gestrichelt gezeichnet - die Ausführungsform mit zwei Lampen 20 ge­ zeigt. Je nach der gewählten Ausgestaltung ist auch die Spiegelgehäuse­ bohrung auszuführen. Der vorgeschlagene und hier gezeigte rotationssymme­ trische Aufbau erlaubt eine nicht unerhebliche Minimierung der Fertigungs­ toleranzen, wie die Praxis zeigte.

Um nun die Forderung realisieren zu können einen vorbeschriebenen Festkör­ perlaser auf eine bestimmte Länge zu reduzieren, wird in der Fig. 2 ein sogenannter Faltlaseraufbau gezeigt. Die vorbeschriebene Konzeption ändert sich lediglich dadurch, daß zwischen den einzelnen Rohrstücken 10 ₁, 10 ₂, 10 ₃ Umlenkeinheiten 123, die jeweils zwei Rohrstücke koppeln, anzuordnen sind. In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel mit drei Roh­ ren gezeigt. Die drei Rohrstücke 10 ₁, 10 ₂ und 10 ₃ sind mit ihrem Ende 10 a, das im ersten Rohr 10 ₁ den Spiegel 111 und den für die Justage erforderlichen Spiegelflansch 117 für die Pilotlicht-Einkoppelung aufnimmt sowie im dritten Rohr den Auskoppelspiegel 112 und die Auskoppeleinheit 118, in einem Rahmenelement 120 a gelagert und jeweils mit einem Kugellager 121 versehen. Die anderen Rohrstückenden 10 b sind mit Justiereinrichtungen 122 für jedes Rohrstück versehen, um damit die Achsen aller Rohrstücke zu­ einander zu harmonisieren. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, daß jedes Rohrstück einzeln justiert ausgetauscht werden kann und nicht der gesamte Faltlaser zerlegt werden muß.

Die Fig. 3 und 3a zeigen Möglichkeiten einer Raumanpassung. Soll die Bauhöhe beispielsweise gering gehalten werden, so können die Rohre in der Horizontalebene nebeneinander angeordnet sein. Spielt die Bauhöhe eine untergeordnete Rolle, dafür aber die Raumbreite, so werden die Rohrstücke in der Vertikalebene übereinander gruppiert. Die Fig. 3a zeigt ein Aus­ führungsbeispiel, bei dem die Rohrstücke dreiecksförmig angeordnet sind. Es sind also die Rohrstücke nahezu beliebig zueinander parallel gruppier­ bar, was zu einer nicht unerheblichen Raumanpassung führt. Je nach der ausgewählten Rohrstück-Gruppierung sind jedoch die Umlenkspiegeleinheiten 123 auszubilden. Die Fig. 4 und 5 skizzieren zwei Möglichkeiten. Daß in der Auskoppeleinheit 18, 118 der Anschluß der Lichtleiteranordnung er­ folgt, dürfte keiner näheren Erläuterung bedürfen, ebenso, daß die Linsen der Auskoppeleinheit 18, 118 justierbar gelagert sind. Diese Einheit ist mit dem Spiegel 12, 112 und dessen Halterung 12 a, 112 a vorjustiert fest verbunden.

Claims (7)

1. Festkörperlaser, bestehend aus einem zylindrischen Metallrohr in dem rotationssymmetrisch Laser-Gerätekomponenten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Metallrohr (10) unmit­ telbar das Lager- und Führungselement für die in ihm (10) verschiebbar angeordneten, entsprechend zylindrisch ausgebildeten Laserkomponenten wie Spiegel (11, 12), Fenster (13), Pumplichtreflektor (14) etc. bildet, wobei diese Laserkomponenten an ihrem Außenumfang sich mittels Druck­ kugeln (15) an der Innenwand des Metallrohres (10) abstützen und mittels Justier- und Feststellschrauben (16) in ihrer Lage zentrier- und fixier­ bar sind und daß die beiden Enden (10 a, 10 b) des Metallrohres (10) un­ mittelbar als Lager für die Pilotlicht-Einkoppeleinheit (17) und für die Laserlicht-Auskoppeleinheit (18) dienen.

2. Festkörperlaser bestehend aus einem zylindrischen Metallrohr in dem rotationssymmetrisch Laser-Gerätekomponenten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr (10) in gleichlange Stücke (10 ₁, 10 ₂, 10 ₃ . .) unterteilt ist, die unmittelbar die Lager- und Führungselemente der in ihnen verschiebbar angeordneten, entsprechend zylindrisch ausgebildeten Laserkomponenten - wie Spiegel (111, 112), Fenster (113), Pumplichtreflektor (114) etc. - bilden, wobei diese Laserkomponenten an ihrem Außenumfang sich mittels Druckkugeln (115) an der Innenwand des jeweiligen Metallrohrstücks (10 ₁, 10 ₂, 10 ₃ . .) abstützen und mittels Justier- und Feststellschrauben (116) in ihrer Lage zentrier- und fixierbar sind und daß die Metallrohrstücke in einem oder mehreren Rahmenelementen (120 a, 120 b . .) gehalten und zueinander achsharmonisierbar gelagert sind.

3. Festkörperlaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserkristall (19) innerhalb des Pumplichtreflektors (14, 114) in der Rotationsachse des Metallrohres (10) oder des Metallrohrstückes (10 ₂) angeordnet ist.

4. Festkörperlaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelhalterung (11 a, 111 a, 12 a, 112 a) als Taumelscheibe ausge­ bildet ist, die in der X- und Y-Achse einstell- und feststellbar ist, wo­ bei Markierungen für beide Achsen angeordnet sind.

5. Festkörperlaser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallrohrstücke (10 ₁, 10 ₂, 10 ₃ . .) mit ihren Enden (10 a, 10 b) im einen Rahmenelement (120 a) jeweils in einem Kugellager (121) gehalten und geführt sind und im letzten Rahmenelement (120 b) durch Justiereinrichtun­ gen (122) in ihren Rotationsachsen harmonisiert werden.

6. Festkörperlaser nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke (10 ₁ und 10 ₂) sowie (10 ₂ und 10 ₃) mittels einer Tripel-Umlenkspiegeleinheit (123) miteinander verbunden sind.

7. Festkörperlaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskoppeleinheit (18, 118) mit dem Spie­ gel (12, 112) und dessen Halterung (12 a, 112 a) vorjustiert starr verbunden ist und die Linsen der Auskoppeleinheit (18, 118) justierbar gelagert sind.