DE3836287C2

DE3836287C2 -

Info

Publication number: DE3836287C2
Application number: DE19883836287
Authority: DE
Inventors: Alfons Dipl.-Ing. 8018 Grafing De Rottmann; Guenter Dipl.-Ing. 8212 Uebersee De Friedmann; Alfred 8018 Grafing De Sewald
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1988-10-25
Filing date: 1988-10-25
Publication date: 1990-12-06
Also published as: DE3836287A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Festkörperlaser, bestehend aus einem zylindrischen Metallrohr gemäß dem Gattungsbegriff der Ansprüche 1 und 2.

Durch die EP-OS 02 51 718 ist ein optisch gepumptes Lasergehäuse bekanntgeworden, das aus einem kompakten zylindrischen Metallrohr besteht, welches mit Zentrierungen und Fixierungen für die Laserkomponenten versehen ist. Aus der US-PS 47 30 335 ist ein Laser bekanntgeworden, dessen Rohrgehäuse aus zusammensetzbaren Einzelkomponenten besteht, wobei jede dieser Einzelkomponenten einer Laserkomponente zugeordnet ist und dementsprechend mit Zentrierungen und Fixierungen etc. für diese ausgebildet ist. Abgesehen davon, daß solche Konzeptionen relativ sehr stark dimensioniert werden müssen, um nicht nur die erforderliche Rohrsteifigkeit zu besitzen, sondern auch die Fixierungen und Zentrierungen aus dem Material herausgearbeitet werden können, sind solche Konzeptionen an eine bestimmte Baulänge gebunden.

Aus der US-PS 47 57 515 ist ein Hand-Lasergerät bekanntgeworden, das aus einem aus zwei zylindrischen Rohrstückhälften bestehenden Trägerelement gebildet ist, in denen auf sogenannten O-Ringen der Lasergenerator gelagert ist. Auch diese Ausführungsform ist nur für eine einzige Baulänge gedacht und ist nicht variabel.

Aus der US-PS 39 16 336 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines zylindrischen Metallrohres, diesmal für einen Gaslaser, bekanntgeworden. Bei dieser Laserkonzeption wird das komplette Lasergerät in dem Metallrohr mittels Schrauben fixiert. Auch hier kann von Minimierung an Raum und Gewicht nicht gesprochen werden.

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 angeordnete Entladungsrohr einschließlich der ebenfalls koaxial angeordneten elektronischen Bauelemente zwischen zwei justierbare Abstützungen angeordnet ist. Über die Ausbildung des Festkörperlasers ist hier jedoch nur soviel ausgesagt, daß er in einem Innenraum des Gehäuses - also das zylindrische Metallrohr - druckfest und abgeschlossen gelagert ist. Die vorgeschlagene Ausführungsform ist in ihrem Aufwand an Raum und Gewicht viel zu hoch, so daß sie nur für spezielle Fälle - wie auch vorgesehen - einsetzbar ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Festkörperlaser 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 wesentlich geändert werden muß.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 oder 2 aufgezeigten Maßnahmen gelöst. In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen und Weiterbildungen aufgezeigt und in der nachfolgenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele 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, wobei 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 Umwelteinflüsse. Dieses Metallrohr 10 bildet also das unmittelbare Lager- und Führungselement für die in ihm einsetzbar und/oder verschiebbar angeordneten Laserkomponenten, wie die Ein- und Auskoppelspiegel 11, 12, das Fenster (Shutter) 13 und der Pumplichtreflektor 14 und darin angeordnetem Laserkristall 19 mit den Pumplampe(n) 20 etc. Alle diese vorgenannten Komponenten sind mit einem dem Innendurchmesser des Metallrohres 10 angepaßten Fassungen angeordnet, die mit kranzförmig angeordneten Kugeldruckstücken oder einzelnen Druckkugeln 15 oder Druckkugellager versehen sind, welche sich an der Metallrohr-Innenwand abstützen. Über Justier- und Feststellschrauben 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 Aufnahmelager in üblicher Weise ausgebildet. Weiterhin sind die beiden Rohrendmündungen so ausgebildet, daß die Spiegelhalterung 11 a, 12 a aufgenommen werden 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 Rotationsachse 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 gezeigt. Je nach der gewählten Ausgestaltung ist auch die Spiegelgehäusebohrung auszuführen. Der vorgeschlagene und hier gezeigte rotationssymmetrische Aufbau erlaubt eine nicht unerhebliche Minimierung der Fertigungstoleranzen, wie die Praxis zeigte.

Um nun die Forderung realisieren zu können, einen vorbeschriebenen Festkörperlaser 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 Rohren gezeigt. Die drei Rohrstücke 10₁, 10₂ und 10₃ 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 zueinander 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 Ausführungsbeispiel, bei dem die Rohrstücke dreiecksförmig angeordnet sind. Es sind also die Rohrstücke nahezu beliebig zueinander parallel gruppierbar, 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 erfolgt, 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

1. Festkörperlaser, bestehend aus einem zylindrischen Metallrohr in dem rotationssymmetrisch Laser-Gerätekomponenten angeordnet sind, wobei das zylindrische Metallrohr unmittelbar das Lager- und Führungselement für die zylindrisch ausgebildeten Laserkomponenten wie Spiegel (11, 12), Fenster (13), Pumplichtreflektor (14) etc. bildet, dadurch gekennzeichnet, daß diese Laserkomponenten (11, 12, 13, 14 . . .) in dem zylindrischen Metallrohr (10) verschiebbar angeordnet sind, wobei diese Laserkomponenten an ihrem Außenumfang sich mittels Druckkugeln (15) an der Innenwand des Metallrohres (10) abstützen und mittels Justier- und Feststellschrauben (16) in ihrer Lage zentrier- und fixierbar sind und daß die beiden Enden (10 a, 10 b) des Metallrohres (10) unmittelbar 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, wobei das zylindrische Metallrohr unmittelbar das Lager- und Führungselement für die zylindrisch ausgebildeten Laserkomponenten wie Spiegel, Fenster, Pumplichtreflektor etc. bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr (10) in gleichlange Stücke (10₁, 10₂, 10₃, . . .) unterteilt ist, die unmittelbar die Lager- und Führungselemente der in ihnen verschiebbar angeordneten, entsprechend zylindrisch ausgebildeten Laserkomponenten bilden, wobei diese Laserkomponenten an ihrem Außenumfang sich mittels Druckkugeln (115) an der Innenwand des jeweiligen Metallrohrstücks (10₁, 10₂, 10₃, . . .) 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 ausgebildet ist, die in der X- und Y-Achse einstell- und feststellbar ist, wobei 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 Justiereinrichtungen (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 Spiegel (12, 112) und dessen Halterung (12 a, 112 a) vorjustiert starr verbunden ist und die Linsen der Auskoppeleinheit (18, 118) justierbar gelagert sind.