DE4030006A1 - Laserresonator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Laserresonator mit einem Lasermedium und zwei Laserspiegeln, die eine Tra­ gestruktur hält.

Derartige Laserresonatoren sind allgemein bekannt und werden mit einer Vielzahl von festen, flüssigen oder gasförmigen Lasermedien eingesetzt.

Als wesentliche Anforderungen an die Tragestruktur sind zu nennen: Die Tragestruktur sollte die einzelnen Teile nach ihrer Justierung möglichst fest und weitgehend unempfindlich gegen normale Erschütterungen halten. Dies ist insbeson­ dere bei Lasermedien von Bedeutung, bei denen die Jus­ tierung der Spiegel und des Mediums "kritisch" ist, wie dies beispielsweise bei Argonlasern der Fall ist, wie sie z. B. zur Koagulation des Augenhintergrundes eingesetzt werden.

Ferner sollte die Tragestruktur die Teile derart halten, daß sich die Justierung über den typischen Arbeitstempe­ raturbereich nicht "spürbar" ändert.

Derzeit werden für die Tragestrukturen Metallegierungen und insbesondere Stähle mit einem geringen Ausdehnungs­ koeffizienten, wie beispielsweise Invar, verwendet.

Derartige Materialien haben jedoch in einer Reihe von Anwendungsfällen, wie beispielsweise bei den bereits genannten Argon-Lasern, gravierende Nachteile:
Tragestrukturen aus Invar sind vergleichsweise schwer; darüberhinaus ist der Ausdehnungskoeffizient verschiede­ ner für Tragestrukturen gebräuchlicher Metallegierungen bei verschiedenen Lasermedien zu groß, um einen einwand­ freien Betrieb des Lasers über einen größeren Tempera­ turbereich zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Laserre­ sonator mit einem Lasermedium und zwei Laserspiegeln, die eine Tragestruktur hält, anzugeben, bei dem die Tragestruktur ein geringes Gewicht aufweist, das Laser­ medium und die Laserspiegel gegen Berührungen schützt, und die darüberhinaus einen einwandfreien Betrieb des Lasers über einen größeren Temperaturbereich gewährlei­ stet.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekenn­ zeichnet.

Erfindungsgemäß weist die Tragestruktur ein Keramikrohr auf, in das das Lasermedium und die Laserspiegel einge­ setzt und durch Halter gehalten sind, die Bohrungen in dem Keramikrohr durchsetzen.

Bislang hat offensichtlich ein Vorurteil gegen die Ver­ wendung von Keramikrohren in Haltestrukturen für die Teile von Laserresonatoren bestanden. Der Grund hierfür dürfte sein, daß Keramikrohre lediglich mit vergleichs­ weise großen Toleranzen beispielsweise hinsichtlich des Durchmessers und der Wandstärke gefertigt werden können. Insbesondere ist jedoch ihre übliche Bogigkeit, d. h. die Abweichung der Rohr-"Längsachse" und im besonderen die Krümmung der "Längsachse" um ein Vielfaches größer als die Bogigkeiten, die normalerweise bei der Justierung der einzelnen Elemente eines Laserresonators akzeptiert werden können.

Erfindungsgemäß ist nun erkannt worden, daß es dennoch möglich ist, übliche Keramikrohre, d. h. Keramikrohre mit vergleichsweise großen Toleranzen und insbesondere ver­ gleichsweise großen Bogigkeiten für Tragestrukturen von Laserresonatoren zu verwenden.

Bei der Herstellung des Laserresonators werden hierzu die Bohrungen in dem Keramikrohr, das einen für Keramik­ rohre üblichen Bogenfehler (Bogigkeit) aufweist, senk­ recht zur Soll-Längsachse und am Soll-Ort eingebracht (Anspruch 7). Die Bohrungen werden also nicht bezogen auf das normalerweise "nicht gerade" Rohr, sondern bezo­ gen auf die Soll-Abmessungen gebohrt, so daß insbesonde­ re die Bohrungen einen von 90° abweichenden Winkel mit der Wand des Rohrs einschließen können.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn auch die Jus­ tierung relativ zur Soll-Längsachse des Rohres und nicht zur Ist-Längsachse erfolgt (Anspruch 8).

Als Material für das Keramikrohr können im Prinzip die verschiedensten Keramikmaterialien eingesetzt werden: In jedem Falle haben Keramikmaterialien den Vorteil, daß die Rohre vergleichsweise leicht sind, und den eigentli­ chen Laserresonator gegen Berührung schützen. Darüber­ hinaus ist der Ausdehnungskoeffizient beispielsweise von Al₂O₃ für viele Lasermedien ausreichend klein.

Insbesondere bei "kritischen" Lasermedien, wie bei­ spielsweise Argon (Anspruch 6), ist es jedoch von beson­ derem Vorteil, wenn als Keramikmaterial ein Material mit möglichst kleinem Ausdehnungskoeffizienten verwendet wird. Ein derartiges Material ist beispielsweise unter dem Handelsnamen Silimanith erhältlich.

Die Zentrierung der Spiegel wird gemäß Anspruch 2 da­ durch erleichtert, daß für jeden Spiegel drei Halter vorgesehen sind, die mit einem Winkelabstand von jeweils 120° angeordnet sind.

Dabei ist es weiterhin von Vorteil, wenn gemäß Anspruch 3 auch das Lasermedium an beidem Enden durch jeweils drei Halter gehalten ist, die mit einem Winkelabstand von jeweils 120° angeordnet sind.

Da die Bohrungen bezogen auf die Soll-Abmessungen und nicht bezogen auf die tatsächlichen Abmessungen des Keramikrohres eingebracht werden, kann der Zusammenbau des Lasers dadurch erleichtert werden, daß in die Boh­ rungen ein Klemmpropfen eingesetzt ist, den eine Klemm­ schraube durchsetzt, die in ein Gewindesackloch ein­ greift, das in dem jeweiligen zu haltenden Teil vorgese­ hen ist (Anspruch 4).

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exempla­ risch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erlauterten erfin­ dungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Laserresonator, und

Fig. 2 das Detail A aus Fig. 1.

Fig. 1 zeigt einen Laserresonator mit einem Lasermedium 1, das beispielsweise ein mit Argon gefülltes Rohr sein kann, und zwei Laserspiegeln 21 und 22. Das Laserrohr 1 und die Spiegel 21 und 22 sind in einem Keramikrohr 3 gehalten, das insbesondere aus Silimanith bestehen kann, das einen besonders kleinen Temperatur-Ausdehnungs­ koeffizienten hat.

Zum Halten des Laserrohrs sind Halter 4 vorgesehen, die nicht näher dargestellte Bohrungen in dem Keramikrohr 3 durchsetzen. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Laserrohr 1 an beiden Enden durch jeweils drei Hal­ ter 4 gehalten ist, die mit einem Winkelabstand von jeweils 120° angeordnet sind.

Weiterhin sind auch für jeden Spiegel 1 bzw. 2 drei Halter vorgesehen, die mit einem Winkelabstand von jeweils 120° angeordnet sind, und von denen einer in Fig. 2 näher dargestellt ist:

Fig. 2 zeigt, daß in eine Bohrung 5 im Keramikrohr 3 ein Klemmpropfen 6 aus einem Kunststoffmaterial eingesetzt ist, den eine Klemmschraube 7 durchsetzt, die in ein Gewindesackloch 8 eingreift, das in dem Spiegel 21 (bzw. 22) vorgesehen ist. Der Klemmpropfen steht dabei ca. 3-4 mm über die Innenwand des Keramikrohres über, so daß der Spiegel nicht direkt auf dem Keramikrohr aufliegt.

Da Keramikrohre in der Regel einen Bogenfehler aufwei­ sen, wird zur Herstellung eines Laserresonators so vor­ gegangen, daß die Bohrungen in dem Keramikrohr senkrecht zur Soll-Längsachse 9, die mit dem austretenden Laser­ strahl übereinstimmt, und am Soll-Ort und nicht bezogen auf die tatsächlichen Maße eingebracht werden.

Hierdurch wird ein Laserresonator erhalten, der leicht und unempfindlich gegen Temperaturänderungen ist.

Claims (8)

1. Laserresonator mit einem Lasermedium und zwei Laser­ spiegeln, die eine Tragestruktur hält, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragestruktur ein Keramik­ rohr aufweist, in das das Lasermedium und die Laserspiegel eingesetzt und durch Halter gehalten sind, die Bohrungen in dem Keramikrohr durchsetzen.

2. Laserresonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Spiegel drei Halter vorgesehen sind, die mit einem Winkelabstand von jeweils 120° angeordnet sind.

3. Laserresonator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lasermedium an beiden Enden durch jeweils drei Halter gehalten ist, die mit einem Winkelabstand von jeweils 120° angeordnet sind.

4. Laserresonator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Bohrungen ein Klemm­ propfen eingesetzt ist, den eine Klemmschraube durchsetzt, die in ein Gewindesackloch eingreift, das in dem jeweili­ gen zu haltenden Teil vorgesehen ist.

5. Laserresonator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikrohr als Silimanith besteht.

6. Laserresonator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lasermedium in einem Rohr befindliches Argon ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Laserresonators nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen in dem Keramik­ rohr, das einen für Keramikrohre üblichen Bogenfehler (Bogigkeit) aufweist, senkrecht zur Soll-Längsachse und am Soll-Ort eingebracht werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Justierung relativ zur Soll-Längsachse des Rohres und nicht zur Ist-Längsachse erfolgt.