DE4124272A1 - Passiver weglaengensteuerspiegel fuer einen laser - Google Patents

Passiver weglaengensteuerspiegel fuer einen laser

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Terry A Dorschner
Michael K O Holz
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserspiegelhalte­ rung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Spiegelhalterung, welche eine passive Weglängensteuerung (passive pathlength control = PPLC) bereitstellt, die die thermische Ausdehnung des Laserkörpers zu kompensieren ver­ mag.
Laser sind seit den frühen 60er Jahren bekannt und werden seitdem vielfältig benutzt. Eine Klasse von Lasern verwendet zwei Spiegel und einen einzelnen linearen Pfad zum Erzeugen eines Strahles, welcher für verschiedene Zwecke verwendet werden kann. In einer anderen Klasse von Lasern wird der Laserpfad durch drei, vier oder mehr Spiegel in der Form eines Ringes gebildet. Zwei oder mehr Laserstrahlen wandern dann in entgegengesetzten Richtungen innerhalb des Ringes, wobei eine Schwebungsfrequenz erzeugt wird. Wenn sich der Laserring bewegt, ändert sich die Schwebungsfrequenz, da der Lichtstrahl, welcher sich in Richtung der Bewegung ausbrei­ tet, etwas länger benötigen wird, um den Ring zu durchque­ ren, während der Strahl, der in der entgegengesetzten Rich­ tung der Bewegung wandert, geringfügig weniger Zeit benöti­ gen wird, um den Ring zu durchqueren. Dies stellt die Grund­ lage für einen Ringlasergyro dar, welcher als Navigations­ einrichtung verwendet wird.
Typische Ringlasergyros können zwei, vier, sechs oder mehr Frequenzen verwenden. Wie zuvor erwähnt, können sie deswei­ teren drei, vier oder mehr Spiegel verwenden, um den gewünschten Ring zu bilden.
Ringlasergyros können als ebener flacher Laserring oder als gefalteter Laserring ausgelegt sein. Ein typischer ebener flacher Laserring, welcher vier Spiegel verwendet ist in US- A-43 17 089, patentiert am 23. Februar 1982 für D. C. Grant, et al., beschrieben. Ein Ringlasergyro, welcher aus vier Spiegel gebildet ist, welche an den Ecken eines Blockes angeordnet sind, welcher die "Vertices" eines Tetraeders definiert, ist in US-A-48 13 774, patentiert am 21. März 1989 für T. A. Dorschner, et al., beschrieben (das Patent wurde auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen). Ein ähnlicher Laser welcher auf einem Block mit vier Spiegel ausgebildet wurde, welcher einen Ring in zwei orthogonalen Ebenen bilden, wobei nur zwei der vier Spiegel auf den "Vertices" des Blockes angeordnet sind, ist in US-A-48 18 087, herausgegeben am 4. April 1989 für T. A. Dorschner, desweiteren übertragen auf den Rechts­ nachfolger der vorliegenden Erfindung, beschrieben. Ein Niedrig-Kosten, Sechsfrequenzringlaser mit einem nicht pla­ naren, irregulär geschlossenen Pfad zwischen den Spiegeln ist in US-A-46 87 331 dargestellt, patentiert am 18. August 1987 für M. Holz, et al., gleichfalls übertragen auf den Rechtsnachfolger dieser Erfindung, beschrieben.
Nahezu alle gegenwärtigen Ringlasergyros verwenden einen oder mehrere aktiv gesteuerte, deformierbare Spiegel, um eine konstante Weglänge in ihnen aufrechtzuerhalten. Die Steuerung des deformierbaren Spiegels wird im allgemeinen durch die Verwendung einer dünnen Membran erreicht, welche mittels eines piezoelektrischen Kristalles verbogen wird. Es wurde herausgefunden, daß diese Verbiegung eines Ringlaser­ gyrospiegels unter Verwendung von piezoelektrischen Kristal­ len dazu führt, daß die auf der Membran gehaltenen Spiegel zum Kippen veranlaßt werden, wenn sie gebogen werden. Die Verbiegung kann desweiteren aufgrund von Temperaturänderun­ gen des Weglängensteuerspiegels auftreten. Die Spiegelver­ kippung infolge der Verbiegung oder von Temperaturänderungen veranlaßt den Reflexionspunkt auf dem Spiegel, welcher die Laserweglänge begründet, über den Spiegel zu wandern. Ein derartiges Strahlwandern hat signifikante Änderungen der Weglänge des Lasers zur Folge, was dazu führen kann, daß sich der Ausgang des Gyros um einige Prozentpunkte pro Stunde ändert. Der durch diese Variationen veranlaßte Laser­ fehler ist ein Fehler, den alle Hersteller bemüht sind zu vermindern.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Laserspiegelhalterung für ein Ringlasergyro bereitzustellen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 bzw. 18 bzw. 19 angegebenen Merkmale.
Im einzelnen geschieht dies dadurch, daß eine Laserspiegel­ halterung bereitgestellt wird, welche eine Halter-Basis auf­ weist, die auf dem Körper eines Lasers befestigt wird. Ein Steg ist auf der Halter-Basis befestigt, wobei er sich von ihr in Richtung des Lasers erstreckt. Der Steg ist aus einem Material ausgewählt, das einen thermischen Expansionskoeffi­ zienten aufweist, der so ausgewählt wurde, daß der auf ihm befestigte Spiegel an demselben festen Punkt innerhalb des Laserpfades gehalten wird, während der Laserkörper und die Halter-Basis der Laserspiegelhalterung und ihr Steg einer thermischen Expansion infolge der thermischen Erwärmung unterliegen. Dies wird dadurch erreicht, daß der Steg derartig ausgelegt wird, daß er sich aufgrund der thermischen Erhitzung in eine bestimmte Richtung bewegt, während der Laserkörper sich in die andere Richtung bewegt. Ein derartiger Aufbau wird als eine passive Weglängensteuerung (PPLC) bezeichnet.
Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß ein Laserspiegel bereitgestellt wird, der die Verkippung und die Hysterese eliminiert, die normalerweise innerhalb bekannter piezoelektrischer Spiegelsysteme auftreten, wodurch eine verbesserte Weglängensteuerung möglich wird.
Es ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß eine Laserspiegelhalterung bereitgestellt wird, die die Kosten vermindert, die Unempfindlichkeit des Lasers erhöht, und zwar sowohl vom hohen "g" als auch vom Strahlungsgüte­ standpunkt (radiation hardening viewpoint) aus, und die die Empfindlichkeit auf Vibrationen vermindert.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht, in der schematisch ein Ringlaser­ gyro mit den verbesserten Laserspiegelhalterungen gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;
Fig. 2 eine detaillierte Draufsicht der Laserspiegelhalte­ rung von Fig. 1, wobei eine Variante davon darge­ stellt ist;
Fig. 3 eine detaillierte Ansicht ähnlich der von Fig. 2, in der eine weitere Variante der Laserspiegelhalterung dargestellt ist; und
Fig. 4 eine detaillierte Ansicht, in der noch eine weitere Variante der Laserspiegelhalterung dargestellt ist.
Im folgenden soll unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. In Fig. 1 ist ein typischer Ringlaser­ gyro 10 dargestellt, welcher innerhalb eines Laserkörpers 12 ausgebildet ist, welcher die Form eines Blockes annehmen kann, der aus einem Material mit geringer Expansion herge­ stellt werden kann, wie beispielsweise einem verarbeitbaren Glaskeramikmaterial, das kommerziell als Zerodur, herge­ stellt von der "Shott Optical Company" verfügbar ist, Quarz, Quarzglas, Pyrex oder Rayceram, einem gepreßten keramischen Material, welches von dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. Ein Durchgang 14 kann innerhalb des Laserkörpers 12 ausgebildet sein, in dem Aperturen von entgegengesetzten Ecken des Körpers 12 eingebohrt werden. Der Durchgang 14 bildet einen Ring, auf dem ein Laserstrahl oder Laserstrahlen wandern können, welche eine Weglänge ha­ ben, die schematisch mit 16 bezeichnet ist, und zwar mit der Hilfe von reflektierenden Laserspiegeln 18, 20, 22 und 24. In der dargestellten Ausführungsform ist der in dem Laser­ körper 12 ausgebildete Ringlasergyro innerhalb einer einzel­ nen Ebene eingerichtet, wobei die Spiegel 20, 22 und 24 voll reflektierend sind, während der Spiegel 18 teilreflektierend ist. Während der in Fig. 1 dargestellter Laserkörper als ein flaches Quadrat dargestellt ist, können gleichfalls andere Formen innerhalb der Lehre der vorliegenden Erfindung gewählt werden. Gleichfalls wird darauf hingewiesen, daß die durch den Strahl 16 eingerichtete Weglänge entweder als ein gefalteter Rhombus oder als ein gefaltetes Tetraeder gefal­ tet werden kann. Ähnlicherweise kann der Laserpfad 16 ein einzelner linearer Pfad zwischen zwei Spiegeln, oder ein dreieckiger Pfad zwischen drei Spiegeln, oder ein tetraeder­ förmiger Pfad zwischen vier Spiegeln sein.
Die Spiegel 20 und 24 weisen eine Spiegelhalterbasis 26 auf, die eine innere Oberfläche hat, die an dem Laserkörper 12 befestigt ist. Von dieser inneren Oberfläche der Halter­ Basis 26 und sich in Richtung des Laserkörpers 12 erstreckend befindet sich ein Spiegelsteg 28, auf dem ein Laserspiegel 30 befestigt ist, wie man am besten Fig. 2 ent­ nehmen kann.
Wie in Fig. 2 dargestellt, weist eine Variante der Spiegel 20 und 24 den Spiegelsteg 28 als ein einzelnes Teil der Hal­ ter-Basis 26 auf. Die Halter-Basis 26 ist mit einer oberen inneren Oberfläche 29 ausgebildet, welche an dem Laserkörper 12 anliegt, wenn der Spiegel an dem Laserkörper befestigt wird. Eine Spiegelhalteroberfläche 32 ist unter einen Winkel Φ zu der oberen Oberfläche 29 der Spiegelhalterbasis 26 ange­ ordnet. Die Anordnung der Oberfläche 32 unter einem Winkel Φ erlaubt dem auf ihr befestigten Spiegel 30 beim Befestigen auf dem Laserkörper leicht verkippt zu werden. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform können einer oder beide, der Spiegel 20 oder 24, einen gekeilten Steg aufwei­ sen. Darüber hinaus kann der Spiegel 30 direkt auf der Ober­ fläche 32 befestigt werden, oder er kann auf einem Substrat angeordnet werden, wie schematisch mit dem Bezugszeichen 30 dargestellt, und dann mit dem Substrat auf der Oberfläche 32 befestigt werden.
Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, bewirkt eine Rota­ tionsbewegung der Spiegelhalter-Basis 26 die Justage des Einfallswinkels des Laserstrahls 16, wenn er auf den Spiegel 30 trifft. Auf ähnliche Art und Weise bewirkt eine Transla­ tionsbewegung der Basis 20 eine Justage der Weglänge, wohin­ gegen der Einfallswinkel des Laserstrahls nicht justiert wird. Wie im folgenden klar werden wird, können der Steg 28 und sein Spiegel 30 verwendet werden, um die Weglänge 16 des Lasers 10 fein abzustimmen. Eine ähnliche Technik ist in US- A 43 17 089 beschrieben.
Ein wichtigeres Merkmal des Steges 28 ist, daß er mit einem thermischen Expansionskoeffizienten ausgestattet wurde, der es erlaubt, daß der Steg 28 sich in einer Richtung ausdehnt, die der thermischen Expansion des Laserkörpers 12 entgegen­ gesetzt ist. Beispielsweise würde der Körper 12, wenn der Laserkörper 12 von einer niedrigeren zu einer höheren Tempe­ ratur erwärmt wird, sich nach außen in einer Richtung bewe­ gen, wobei er den Laserspiegel 20 und die Spiegelhalter- Basis 26 mit sich führen würde. Gleichzeitig würde die ther­ mische Erwärmung eine Expansion des Steges 28 und somit eine nach innen gerichtete Bewegung seiner Oberfläche bewirken, die den Spiegel 30 trägt. Mit einer geeigneten Wahl der Größe und des Materials können die thermischen Expansionen des Laserblockes 12 und des Spiegelhaltersteges 28 derart ausgewählt werden, daß der Spiegel 30 an dem gleichen Punkt innerhalb des Laserpfades 16 verbleibt.
Der Ausdruck für eine Änderung in der optischen Weglänge Δ L, wie durch den Laserstrahl 16 dargestellt, infolge einer einheitlichen Änderung der Temperatur T eines beliebigen Rings, welcher einen einzelnen intracavity Faraday-Dreher und vielfach passive Weglängensteuerspiegel (PPLC) aufweist, ergibt sich beispielsweise in Einheiten von Zentigrad zu ist:
ΔL = {αβL+[(nR-1)αR+dnR/dT] dRiiti cos Ri} ΔT
wobei:
αi = der Expansionskoeffizient des PPLC Spiegelsteges i,
ti = die Dicke des PPLC Spiegelsteges i,
Ri = der Einfallswinkel auf dem PPLC Spiegel i,
dR = die Dicke des Faraday-Drehers,
αR = der Expansionskoeffizient des Faraday-Drehers,
nR = der Brechungsindex des Faraday-Drehers,
αβ = der Expansionskoeffizient des Blocks,
L = die optische Weglänge des Rings und
T = die absolute Temperatur
ist.
Der erste Ausdruck auf der rechten Seite ist der Beitrag der Blockausdehnung, der zweite Ausdruck (in eckigen Klammern) der des Faraday-Drehers und der Summenausdruck der der PPLC Spiegel. Der Faktor 2 in dem Summenausdruck berücksichtigt eine gegebene Spiegelbewegung, die zu gleichen Weglängenän­ derungen in zwei benachbarten Armen führt. Der Beitrag der Gasentladung innerhalb des Durchgangs 14, welche den Laser­ betrieb ermöglicht, wird aus praktischen Gründen vernachläs­ sigt. Der Ausdruck ist strenggenommen nur für Werte von ΔT gültig, die klein genug sind, so daß die thermischen Expan­ sionen α im wesentlichen unabhängig von der Temperatur sind. Der Ausdruck kann auf bekannte Art und Weise verallgemeinert werden, um zu berücksichtigen, daß reale Materialien mit kleinen Expansionskoeffizienten eine erhebliche Variation in ihrer Expansion für Temperaturbereiche ΔT aufweisen, die größer sind als einige 10°C.
Für den Fall eines "clear path" gefalteten Rhombusrings mit befestigten PPLC Spiegeln i = 1,2, mit α1 = α2 = α, R1 = R2 = R und t1 = t2 = t wird die Bedingung für eine kon­ stante Weglänge einfach:
t = αβL / (4 α cos R).
Die folgende Tabelle 1 listet die PPLC Spiegelstegdicke t (in mm) für den Fall eines tetraederförmigen 25 cm Rings (30° Einfallswinkel) auf. Blockmaterialien, die für die Familie der oben erwähnten Ringlasergyros geeignet sind, sind in der ersten Spalte aufgeführt. Spiegelmaterialien, die für die PPLC Spiegel verwendet werden können, sind in der obersten Zeile aufgeführt. Der (konstante) thermische Expansionskoeffizient (CTE), welcher für jedes Material zugrundegelegt wurde, ist in Klammern (in ppm pro Grad C) angegeben. Mit Pyrex ist das Corning Borsilikatglas Code 7740 gemeint. ULE-Quarz entspricht dem Corning′s Code 7971 Titansilikat, und die Quarzglaswerte sind für Corning Code 7940. Das "Rayceram" ist eine "Raytheon" isostatisch gepreßte Keramik. Keine Tabelleneinträge sind für die Fälle gemacht, in denen die Blockausdehnung größer oder gleich der Spiegelausdehnung ist.
Die Tabelle 1 berücksichtigt einen intracavity Faraday-Dre­ her mit einer Dicke von 0,5 mm. Die Materialcharakteristi­ ken, die für den Faraday-Dreher angenommen worden sind, sind:
Brechungsindex: 1,69
Temperaturableitung des Indexes: 7,5 ppm pro °C
Expansionskoeffizient: 4,7 ppm pro °C.
Die thermischen Expansionen (CTE, in ppm) und die entspre­ chenden Spiegelstegdicken (in mm) in Tabelle 1 sind für einen Bereich von 20°C bis 40°C gültig.
Tabelle 1
Es wurde herausgefunden, daß der Faraday-Dreher nur eine geringe Störung für die Steglänge bedeutet, die benötigt wird, um die thermische Expansion des Blockes zu kompensie­ ren.
In Fig. 3 ist eine Variante der Laserspiegelhalterung darge­ stellt. In dieser Ausführungsform können der Steg 28 und die Spiegelhalter-Basis 26 aus zwei verschiedenen Material­ stücken hergestellt werden, um die Fabrikation zu erleich­ tern. In einer weiteren Ausführung kann der Steg 28 mit Standard oder festen Dimensionen hergestellt sein, wobei eine Unterlegscheibe 34 auf die innere Oberfläche der Halter-Basis 26 an ihrer äußeren Peripherie hinzugefügt wird. Die Unterlegscheibe 34 kann mit verschiedenen Dicken hergestellt sein. Diese variierenden Dicken erlauben den Aufbau eines Lasers 10 auf dem Laserkörper 12 unter Verwen­ dung von Stegen 28 mit standardisierter Größe. Verschiedene Unterlegscheiben 34 werden dann hinzugefügt, um Toleranzva­ riationen des Laserkörpers 12 zu kompensieren.
Eine weitere Variante der Laserspiegelhalterung ist in Fig. 4 dargestellt. Ähnlich wie in Fig. 3 kann eine Unterleg­ scheibe 34 zu der Spiegelhalterbasis 26 hinzugefügt werden. Es kann wünschenswert sein, den Spiegel 30 derart zu befe­ stigen, daß er mit der ausgeschnittenen Oberfläche fluchtet, um so die Halter-Basis 26 anzupassen, wie in der oberen rechten Ecke von Fig. 1 dargestellt. In diesem Fall kann die Unterlegscheibe 34 derart hergestellt werden, daß sie die­ selbe Dicke aufweist wie der Steg 28. Um an Toleranzvaria­ tionen zwischen Laserblöcken anzupassen, ist es möglich, den Steg 28 und die Unterlegscheibe 34 derart auszulegen, daß sie dieselben Dimensionen aufweisen. Nachfolgend können jeweils zusätzliche Abstandshalter (36) für den Steg und zusätzliche Abstandshalter (38) für die Unterlegscheibe ver­ wendet werden.
In einem Niedrig-Kosten Sechsfrequenz Ringlasergyro, wie in dem in US-A 46 87 331 gezeigten wird eine Weglängensteuerung nicht benötigt. Indessen hängen bestimmte Fehlerquellen, wie beispielsweise die Rückstreuungskopplung, von der Weglänge im allgemeinen und von den relativen Spiegelentfernungen im besonderen ab. Die passive Weglängensteuerung (PPLC), welche die thermische Expansion des Steges 28 verwendet, ist eine effektive Vorrichtung, um derartige Fehler wie Rückstreu­ ungskopplung über einen großen Temperaturbereich zu minimie­ ren.
In Ringlasergyros, von denen eine hohe Genauigkeit verlangt wird, kann die passive Weglängensteuerung (PPLC) der vorlie­ genden Erfindung mit einer aktiven Weglängensteuerung kombi­ niert werden, um den Arbeitsbereich einer derartigen aktiven Weglängensteuerung zu vermindern. Unter derartigen Umständen kann die Verwendung der aktiven Weglängensteuerung, die bei­ spielsweise mittels eines piezoelektrischen Spiegels durch­ geführt wird, in Kombination mit der passiven Weglängen­ steuerung eingesetzt werden, die mittels des Steges 28 durchgeführt wird. Ein piezoelektrischer Spiegel oder ein anderes piezoelektrisches Element wird typischerweise Varia­ tionen der Laserweglänge von zwei bis vier Wellenlängen der Laserstrahlfrequenz ermöglichen. Daher kann eine Feinabstim­ mung durchgeführt werden, indem das Substrat des Laserspie­ gels 30, oder wie in Fig. 4 gezeigt, die Laserhalter-Basis 26, aus einem piezoelektrischen Kristall gebildet wird. Die Anwendung einer Spannung, welche von einer Spannungsquelle 40 bereitgestellt wird, über das piezoelektrische Kristall 26′, wie in Fig. 4 dargestellt, wird den Kristall veranlas­ sen, sich entweder zusammenzuziehen oder auszudehnen, je in Abhängigkeit der angelegten Spannung. Der verminderte Betrag des Zusammenziehens oder der Ausdehnung infolge der Anwesen­ heit des sich thermisch ausdehnenden oder sich thermisch zu­ sammenziehenden Steges 28 erlaubt eine Verminderung des Arbeitsbereiches des piezoelektrischen Kristalls 26′, wodurch Systemfehler vermindert werden. Diese Zusammenzie­ hung oder Expansion, gekoppelt mit der thermischen Expansion des Steges 28 bildet eine Kombination einer aktiven und pas­ siven Weglängensteuerung, welche signifikant die Genauigkeit eines Ringlasergyros verbessert, innerhalb dem der passive Weglängensteuerspiegel 20 befestigt ist. Darüber hinaus kann der Betrag der Verkippung, der zuvor durch die Verwendung von piezoelektrischen Kristallspiegeln erzeugt worden ist, erheblich vermindert werden, da der Betrag der Verbiegung, die von dem piezoelektrischen Kristall benötigt wird, erheb­ lich vermindert werden kann.
Die Befestigung des Spiegels 30 unter einem Winkel Φ auf dem Steg 28 erlaubt die Justage der Weglänge des Ringlasergyros 10, und zwar unabhängig einer piezoelektrischen Kristall- oder Spiegelablenkung. Dies erlaubt die Einrichtung des Gyros 10 in einem vorherbestimmten Umgebungstemperaturbe­ reich, was die Leistungsfähigkeit weiter verbessert.
Zusammenfassend kann also festgestellt werden: Ein Laser­ spiegelhalteraufbau für einen Laser wurde beschrieben. Der Halteraufbau umfaßt eine Halter-Basis, welche auf dem Laser­ körper befestigt wird. Ein Steg ist an der Halter-Basis befestigt, auf dem seinerseits der Laserspiegel befestigt wird. Der Steg weist einen thermischen Expansionskoeffizien­ ten auf, der derart ausgewählt ist, daß er den Spiegel in einer festen Position hält. Dies wird erreicht, indem sich der Steg aufgrund der thermischen Expansion in eine Richtung ausdehnt, während sich der Laserkörper infolge der thermi­ schen Expansion um den gleichen Betrag in die entgegenge­ setzte Richtung ausdehnt.
Weitere Modifikationen der vorliegenden Ausführungsformen, die im Zusammenhang mit Fig. 1 bis 4 beschrieben worden sind, werden dem Fachmann beim Studium der Beschreibung und der Ansprüche zusammen mit der Zeichnung klar. Daher soll die vorliegende Erfindung nur durch die beigefügten Ansprü­ che begrenzt sein.

Claims (21)

1. Laserspiegelhalter zur Verwendung in einem Laser, wobei der Laser in einem Laserkörper ausgebildet ist, welcher eine Mehrzahl von Laserspiegeln aufweist, die auf dem Körper zum Einrichten der Weglänge eines Laserstrahles innerhalb des Körpers befestigt sind mit:
einer Halter-Basis, die auf dem Laserkörper befestigt wird;
einem Steg, der an die Halter-Basis angefügt wird und der sich von ihr in Richtung des Laserkörpers erstreckt;
wobei der Steg einen Laserspiegel in dem Pfad des Laserstrahles befestigt; und
wobei der Steg einen thermischen Expansionskoeffizien­ ten aufweist, der dahingehend ausgewählt wurde, den auf ihn befestigten Spiegel in einer festen Position in dem Pfad des Laserstrahles zu halten, während der Laserkör­ per infolge thermischer Erwärmung in eine erste Rich­ tung und der Steg sich infolge der thermischen Erwär­ mung in eine zweite Richtung ausdehnt.
2. Laserspiegelhalter nach Anspruch 1, worin der Steg an die Halter-Basis unter einem ersten Winkel angefügt ist und der Laserspiegel unter einem zweiten Winkel befestigt ist, um einen Keilwinkel zwischen der Basis und dem Laserspiegel zu bilden, wobei eine Bewegung der Basis auf dem Laserkörper den Punkt auf dem Spiegel justiert, der von dem Laserstrahl gestreift wird, der seinerseits die Weglänge des Laserspiegels justiert.
3. Laserspiegelhalter nach Anspruch 2, worin die Bewegung der Basis auf dem Laserkörper eine Translationsbewegung ist.
4. Laserspiegelhalter nach Anspruch 2, worin die Bewegung der Basis auf dem Laserkörper eine Rotationsbewegung ist.
5. Laserspiegelhalter nach Anspruch 1, wobei die Halter- Basis und der Steg einstückig aus einem Material ausge­ bildet sind.
6. Laserspiegelhalter nach Anspruch 1, wobei die Halter- Basis und der Steg aus zwei separaten Materialstücken ausgebildet sind.
7. Laserspiegelhalter nach Anspruch 1, worin der Steg eine Spiegelhalteroberfläche aufweist und der Laserspiegel direkt auf der Spiegelhalteroberfläche ausgebildet und befestigt ist.
8. Laserspiegelhalter nach Anspruch 1, worin der Steg eine Spiegelhalteroberfläche aufweist und der Spiegel auf einem Substrat ausgebildet ist, welcher seinerseits auf der Spiegelhalteroberfläche befestigt ist.
9. Laserspiegelhalter nach Anspruch 1, wobei die Halterba­ sis eine innere Oberfläche aufweist, die dicht an den Laserkörper angrenzt, und eine äußere Peripherie auf der inneren Oberfläche, die einen inneren Bereich auf ihr umgibt; und mit einer Unterlegscheibe, welche auf der äußeren Peripherie der inneren Oberfläche der Hal­ terbasis befestigt ist; und wobei der Steg auf dem inneren Bereich der inneren Oberfläche der Halter-Basis befestigt ist.
10. Laserspiegelhalter nach Anspruch 9, worin die Unterleg­ scheibe und der Steg im wesentlichen die gleiche Dicke aufweisen.
11. Laserspiegelhalter nach Anspruch 9, worin die Unterleg­ scheibe, der Steg und die Halter-Basis aus verschie­ denen Stücken bereitgestellt sind.
12. Laserspiegelhalter nach Anspruch 11, worin der Steg aus ersten und zweiten Stücken ausgebildet ist, wobei das erste Stück den Laserspiegel befestigt und eine feste Dicke aufweist, und das zweite Stück eine variable Dicke aufweist, um Toleranzvariationen des Laserkörpers zu kompensieren.
13. Laserspiegelhalter nach Anspruch 11, wobei die Unter­ legscheibe aus ersten und zweiten Stücken ausgebildet wird, wobei das erste Teil eine feste Dicke und das zweite Teil eine variable Dicke aufweist, um Toleranz­ variationen des Laserkörpers zu kompensieren.
14. Laserspiegelhalter nach Anspruch 1, worin der Laser aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Singlefre­ quenzlaser, einem Zweifrequenzlaser, einem Vierfre­ quenzlaser oder einem Sechsfrequenzlaser besteht.
15. Laserspiegelhalter nach Anspruch 1, worin der Laser aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Laser mit einer geraden Weglänge und zwei Spiegel, einem Laser mit einer ebenen Weglänge und drei Spiegel, einem Laser mit einer ebenen Weglänge und vier Spiegel, oder einem Laser mit einer gefalteten Weglänge und vier oder mehr Spiegel besteht.
16. Laserspiegelhalter nach Anspruch 1, worin wenigstens einer der Laserspiegel auf einer Halterbasis ausgebil­ det ist, die einen deformierbaren piezoelektrischen Kristall aufweist, um eine Feinabstimmung der Laser­ weglänge zu erhalten; und wobei wenigstens einer der Laserspiegel auf dem Steg ausge­ bildet und an die Halter-Basis angefügt ist, um eine Grobabstimmung der Laserweglänge zu erhalten.
17. Laserspiegelhalter nach Anspruch 1, wobei die Halterba­ sis einen deformierbaren piezoelektrischen Kristall aufweist, um eine Feinabstimmung der Laserwellenlänge zu erhalten, während der Steg auf ihr befestigt ist, um eine Grobabstimmung zu erhalten.
18. Halter für einen Laserspiegel, welcher auf einem Laser­ körper verwendet wird, mit:
einem Steg zum Befestigen eines Laserspiegels innerhalb eines Laserkörpers, wobei der Steg und der Laserkörper jeweils eine thermische Expansion erleiden; und
einer Halter-Basis zum Befestigen des Steges auf dem Laserkörper, wobei die thermische Expansion des Steges der thermischen Expansion des Laserkörpers entgegen­ wirkt.
19. Halter für einen Laserspiegel, welcher auf einem Laser­ körper verwendet wird, mit:
einem Steg zum Befestigen eines Laserspiegels innerhalb eines Laserkörpers, wobei der Steg und der Laserkörper jeweils eine thermische Expansion erleiden;
einer Halter-Basis zum Befestigen des Steges an den Laserkörper, wobei die thermische Expansion des Steges der thermischen Expansion des Laserkörpers entgegen­ wirkt; und
einem piezoelektrischen Kristall, dessen Expansion des­ weiteren der thermischen Expansion des Laserkörpers entgegenwirkt.
20. Halter für einen Laserspiegel nach Anspruch 19, worin die Halterbasis aus dem piezoelektrischen Kristall her­ gestellt ist.
21. Halter für einen Laserspiegel nach Anspruch 19, worin der Spiegel auf einem Substrat befestigt ist und das Substrat aus dem piezoelektrischen Kristall hergestellt ist.
DE4124272A 1990-12-18 1991-07-22 Passiver weglaengensteuerspiegel fuer einen laser Withdrawn DE4124272A1 (de)

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