DE8413064U1

DE8413064U1 - Holder for an optical element

Info

Publication number: DE8413064U1
Application number: DE19848413064
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-04-27
Filing date: 1984-04-27
Publication date: 1986-02-13

Description

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Siemens Aktiengesellschaft Unser Zeichen Berlin und München VPA typ \ 3 3 S OESiemens Aktiengesellschaft Our symbol Berlin and Munich VPA type \ 3 3 S OE

Holder for an optical element

Die Erfindung betrifft eine Halterung für ein in einen Strahlengang einfügbares optisches Element, z.B. einen Reflektorepiegel oder ein Umlenkprisma, insbesondere für einen optischen Resonator, mit einem topfförmigen Träger, dessen Boden mit einem Durchbruch für den Strahlengang und an der Innenseite mit einen Ausschnitt ausgebildet ist, wobei das optische Element durch die Ausschnittwandung seitlich und mittels eines in den Träger einsetzbaren Klemmelementes in Richtung seiner optischen Achse fixiert ist.The invention relates to a holder for an optical element that can be inserted into a beam path, for example a reflector mirror or a deflecting prism, in particular for an optical resonator, with a cup-shaped support, the base of which is formed with an opening for the beam path and with a cutout on the inside, wherein the optical element is fixed by means of laterally Ausschnittwandung and an insertable into the support the clamping element in the direction of its optical axis.

Eine derartige Halterung ist aus der DE-OS 31 30 420 für ein optisches Element, insbesondere für einen Reflektorspiegel eines Laserresonators,bekannt. Bei dieser Halterung ist das optische Element zwar leicht montierbar und auswechselbar sowie in vielen Anwendungsfällen ausreichend sicher gehalten, jedoch sind im Klemmbereich zwischen dem Schraubverschluß und dem optischen Element noch geeignete Andrück- und Dichtungselemente vorgesehen. Dadurch ist die Halterung im Klemmbereich mehrteilig ausgebildet. Außerdem ist bei Halterungen, deren Klemmung eine Schraubverbindung oder zum Beispiel eine Klebe- oder Kittverbindung aufweist, die Gefahr einer Verunreinigung der Umgebung des optischen Elementes gegeben, so daß derartige Halterungen für bestimmte Anwendungsfälle, in denen eine unbedingte Reinhaltung der Umgebung des optischen Elementes erforderlich ist, wie z.B. bei Gaslasern, weniger gut geeignet sind. Ferner sind Halterungen mit Schraubverbindungen insbesondere im mobilen Einsatz der Gefahr der Lockerung oder gar des Lö-Such a holder is from DE-OS 31 30 420 for an optical element, in particular for a reflector mirror a laser resonator, known. In this holder, the optical element is easy to assemble and exchangeable and kept sufficiently secure in many applications, but are in the clamping area between the Screw closure and the optical element still suitable pressure and sealing elements are provided. This is the Bracket formed in several parts in the clamping area. In addition, the clamping of brackets is a screw connection or, for example, has an adhesive or cement connection, the risk of contamination of the surroundings of the optical Element given, so that such brackets for certain applications in which an absolute cleanliness in the vicinity of the optical element, such as gas lasers, are less suitable. Further are brackets with screw connections, especially in mobile use, there is a risk of loosening or even loosening

HB 1 Fra / 26.04.1984HB 1 Fra / 04/26/1984

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-2- VPA 8^PI 33 6 OE-2- VPA 8 ^ PI 33 6 OE

sens ausgesetzt, so daß eine auf Dauer und auch im mobilen Einsatz sichere Befestigung des optischen Elementes nicht immer gewährleistet ist.sens exposed, so that a secure attachment of the optical element in the long term and also in mobile use is not always guaranteed.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Halterung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei leichter Montier- und Demontierbarkeit des optischen Elementes ein einfacherer Aufbau und unabhängig von den Umgebungs- und Einsatzbedingungen eine universelle Verwendbarkeit der Halterung sowie eine dauerhaft sichere Befestigung des optischen Elementes gegeben ist.The invention is therefore based on the object of designing a holder of the type mentioned in such a way that at easy assembly and disassembly of the optical element a simpler structure and independent of the ambient and conditions of use a universal usability of the bracket as well as a permanently secure attachment of the optical element is given.

Diese Aufgabe wird bei einer Halterung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Träger im Bereich seiner freien Stirnseite) an mehreren Stellen oder umlaufend mit einem nach innen gerichteten, eine Hinterschneidung bildenden Rand versehen ist, und daß das Klemmelement aus einer im Querschnitt U-förmigen Feder besteht, deren Federschenkel in die Hinterschneidung einrasten und deren zwischen den Federschenkeln eingeschlossener Boden unter Vorspannung an dem optischen Element anliegt.This object is achieved in a holder of the type mentioned according to the invention in that the Carrier in the area of its free end face) at several points or all around with an inwardly directed, an undercut forming edge is provided, and that the clamping element consists of a U-shaped in cross-section There is a spring whose spring legs snap into the undercut and which are enclosed between the spring legs Ground rests against the optical element under prestress.

Bei einer erfindungsgemäßen Halterung ist das im Bodenausschnitt des Trägers formschlüssig aufgenommene und dadurch mit ausreichender Genauigkeit seitlich fixierte optische Element in Richtung seiner optischen Achse mittels einer Feder fixiert, welche in die zwischen dem Boden und dem Rand des Trägers gebildete Kammer eingeschoben wird, so daß die Federschenkel in die Hinterschneidung einrasten. Der Federboden drückt dann mit seiner Vorspannkraft das optische Element gegen die Auflage in den Ausschnitt. Zur Befestigung des optischen Elementes ist somit neben der besonderen Gestaltung des Trägers lediglich ein einziges Klemmelement in Form einer Feder erforderlich. Damit ergibt sich ein einfacherer Aufbau der im KlemmbereichIn the case of a holder according to the invention, that is received in a form-fitting manner in the base cutout of the carrier and is thereby with sufficient accuracy laterally fixed optical element in the direction of its optical axis by means a spring fixed, which is inserted into the chamber formed between the bottom and the edge of the support, so that the spring legs snap into the undercut. The spring base then presses with its pretensioning force the optical element against the support in the cutout. To attach the optical element is thus next to The special design of the carrier only requires a single clamping element in the form of a spring. In order to the result is a simpler structure in the clamping area

P 1 3 b6 DEP 1 3 b6 DE

- 3 - VPA nunmehr einteilig ausführbaren Halterung. Die Feder bewirkt eine dauerhaft sichere Befestigung des optischen E1omentes, die auch für den mobilen Einsatz einer mit der erfindungsgemäßen Halterung versehenen Anordnung gut geeignet ist. Darüber hinaus stellt die Feder eine Klemmung ohne Schraub-, Kittoder Klebverbindungen dar, so daß die erfindungsgemäße Halterung auch bei hohen Reinhaltungsforderungen an die Umgebung des optischen Elementes einsatzfähig ist. Damit ist die erfindungsgemäße Halterung unabhängig von den Umgebungsund Einsatzbedingungen universell verwendbar. Eine Halterung mit einer Feder als einzigem Klemmelement ist außerdem leicht montier- und demontierbar.- 3 - VPA bracket that can now be implemented in one piece. The spring causes a permanently secure attachment of the optical element, which is also suitable for mobile use with the Holder according to the invention provided arrangement is well suited. In addition, the spring provides a clamp without screw, cement or adhesive connections, so that the Holder according to the invention can also be used when the environment of the optical element is subject to high cleanliness requirements is. The holder according to the invention is therefore universal, regardless of the ambient and operating conditions usable. A holder with a spring as the only clamping element is also easy to assemble and demountable.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Halterung besteht die Feder aus einem topfförmig gestalteten Teil, dessen Federschenkel durch mehrere Schlitze am Umfang des Teiles gebildet sind. Dadurch ist die Feder der Form des Trägers angepaßt.In an advantageous embodiment of a holder according to the invention, the spring consists of a cup-shaped designed part, the spring legs are formed by several slots on the circumference of the part. This is the spring adapted to the shape of the carrier.

Um bei einer erfindungsgemäßen Halterung eine möglichst große Klemmwirkung der Feder zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn der Boden der Feder mit einer Ausnehmung mit mindestens jeweils zwei zueinander fluchtenden Federlappen ausgebildet ist.In order to achieve the greatest possible clamping effect of the spring in a holder according to the invention, it is advantageous to if the bottom of the spring with a recess with at least two aligned spring tabs is trained.

Zur Erleichterung der Demontage ist es bei einer erfindungsgemäßen Halterung zweckmäßig, wenn der Rand des Trägers und der Träger selbst an der Innenseite mit von der freien Stirnseite her zugänglichen Vertiefungen ausgebildet sind. Dadurch können die Federschenkel mit einem entsprechend ausgebildeten Werkzeug ohne weiteres nach innen gedrückt werden, so daß die Feder leicht aus der Kammer entnommen werden kann. Hinsichtlich des Einsatzes der erfindungsgemäßen Halterung, insbesondere bei hohen Reinhaltungsforderungen, ist e& zweckmäßig, wenn der TrägerTo facilitate dismantling, it is in accordance with the invention Bracket useful if the edge of the carrier and the carrier itself on the inside with the Free end face accessible recesses are formed. This allows the spring legs with a corresponding trained tool can be easily pressed inward, so that the spring easily out of the chamber can be taken. With regard to the use of the invention Bracket, especially with high cleanliness requirements, is useful if the carrier

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an der offenen Seite mit einer Abschlußplatte nach außen abgedichtet ist. Eine derartige Abschlußplatte kann in vorteilhafter Weise durch Schweißen oder Löten an dem Rand des Trägers befestigt werden. 5.on the open side with an end plate facing outwards is sealed. Such an end plate can advantageously by welding or soldering to the Edge of the carrier to be attached. 5.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Halterung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben«An embodiment of a holder according to the invention is described in more detail below with reference to the drawing «

Fig. 1 zeigt die Halterung mit ihren Einzelteilen in explosionsartiger, perspektivischer Darstellung/Fig. 1 shows the bracket with its individual parts in an explosive, perspective representation /

Fig. 2 shows a section H-II according to Fig.1. The holder consists of a carrier 1 for receiving

eines hier beispielsweise als Umlenkprisma ausgebildeten optischen Elementes 2 sowie aus einem Klemmelement 3/ welches das optische Element in dem Träger festklemmt. Der Träger 1 ist hier kreisrund und topfförmig ausgebildet und z.B. Bestandteil eines Gehäuses für einen optisehen Resonator, z.B. eines Gaslasers. Der Boden 4 des Trägers ist mit einem hier rechteckformigen Durchbruch 5 für den Strahlengang ausgebildet und an seiner Innenseite zur Aufnahme des optischen Elementes 2 mit einem im wesentlichen ebenfalls rechteckformigen Ausschnitt 6 mit abgerundeten Ecken versehen. Zwei einander gegenüberliegende Seitenwände 7,8 des Ausschnitts 6 sind in einen der Höhe h der rechteckigen Grundfläche 9 des optischen Elementes entsprechenden Teilbereich 10 ihrer Länge so zurückversetzt, daß Stufen 11 gebildet sind. Damit umgren- zen die zurückversetzten Teilbereiche 10 mit ihrer Stirnfläche 14 und die Stufen 11 eine der rechteckigen Grundfläche 9 des optischen Elementes entsprechende Fläche, so daß das in den Ausschnitt 6 eingesetzte optische Element durch die Stirnflächen 14 und die Stufen 11 formschlüssig umfaßt und mit ausreichender Genauigkeit seitlich in seiner Lage fixiert ist. Da die rechteckige Grundfläche 9one designed here, for example, as a deflecting prism optical element 2 and a clamping element 3 / which clamps the optical element in the carrier. The carrier 1 is here circular and pot-shaped and, for example, part of a housing for an optical Resonator, e.g. of a gas laser. The base 4 of the carrier is provided with an opening 5, which is rectangular here designed for the beam path and on its inside for receiving the optical element 2 with a substantially also provided rectangular cutout 6 with rounded corners. Two opposite each other Side walls 7.8 of the section 6 are in one of the Height h of the rectangular base 9 of the optical element corresponding sub-area 10 of its length set back so that steps 11 are formed. So that zen the set back partial areas 10 with their end face 14 and the steps 11 one of the rectangular base area 9 of the optical element corresponding surface, so that the optical element inserted into the cutout 6 encompassed by the end faces 14 and the steps 11 in a form-fitting manner and with sufficient accuracy laterally in his Location is fixed. Since the rectangular base 9

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des optischen Elementes scharfkantige Ecken aufweist, sind zwischen den Stirnflächen 14 und den entsprechenden Stufen 11 noch Ausnehmungen 12 in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise vorgesehen, die Stege 13 bilden, welche mit der Stirnfläche 14 gegenüber den Seitenwänden 7,8 des Ausschnitts zurückversetzt sind. Zur Auflage der rechteckigen Grundfläche 9 des optischen Elementes 2 in dem Ausschnitt 6 ist dessen Grundfläche 15 mit drei erhabenen, feinbearbeiteten Auflagestellen 16,17 und 18 ausgebildet, die hier am Rand des Durchbruchs 5 an den Ecken eines gleichschenkligen Dreiecks liegend angeordnet sind. Dabei liegen sich die Auflagestellen 16 und 17 an den parallelen Längsseiten 19 und 20 des Durchbruchs 5 gegenüber, während die dritte Auflagestelle 18 an der einen Schmalseite 21 des Durchbruchs angeordnet ist. Auf diese Weise ist die Lage des optischen Elementes zum Strahlengang mit hoher Genauigkeit bestimmt. of the optical element has sharp-edged corners, are between the end faces 14 and the corresponding Steps 11 nor recesses 12 in the one shown in FIG Way provided to form the webs 13, which with the end face 14 opposite the side walls 7,8 of the Are set back. To support the rectangular Base 9 of the optical element 2 in the cutout 6 is its base 15 with three raised, Finely machined support points 16, 17 and 18 formed here on the edge of the opening 5 at the corners an isosceles triangle are arranged horizontally. The support points 16 and 17 are located on the parallel longitudinal sides 19 and 20 of the opening 5 opposite, while the third support point 18 on the one Narrow side 21 of the opening is arranged. In this way, the position of the optical element in relation to the beam path is determined with high accuracy.

The one for receiving the optical element and its shank

terung dienende Träger 1 weist an seiner freien, d.h. dem Boden 4 gegenüberliegenden Stirnseite einen umlaufenden, nach innen gerichteten Rand 22 auf, wobei sowohl der Rand als auch die Wandung 23 des Trägers selbst an der Innenseite mit Vertiefungen 24 versehen ist, die von der freien Stirnseite ausgehen und daher von dieser her zugänglich sind und sich in Richtung der Mittelachse 25 des Trägers erstrecken. Der Rand 22 bildet am übergang zur Wandung 23 eine Hinterschneidung 26, welche zur Lagerung des Klemmelementes 3 dient. Das Klemmelement besteht bei der erfindungsgemäßen Halterung aus einer im Querschnitt U-förmigen Feder mit Federschenkeln und dazwischen eingeschlossenem Boden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Feder aus einem topfförmig gestalteten Kreisrunden Teil/ dessen Außendurchmeeser dem Innendurchmesser des Trägere angepaßt ist. Die Mantelfläche 27 der Feder 3 verläuft zum Federboden 26 kegelförmig und ist mit mehre-The support 1 serving as a support has on its free end face, i.e. opposite the bottom 4, a circumferential, inwardly directed edge 22, both the edge and the wall 23 of the carrier itself on the inside is provided with recesses 24 which extend from the free end face and are therefore accessible from this and extend in the direction of the central axis 25 of the carrier. The edge 22 forms the transition to the wall 23 an undercut 26, which is used for mounting the clamping element 3 serves. The clamping element consists in the inventive Bracket made of a spring with a U-shaped cross-section with spring legs and enclosed between them Floor. In the illustrated embodiment, there is the spring from a cup-shaped circular shape Part / its outer diameter corresponds to the inner diameter of the wearer is adapted. The lateral surface 27 of the spring 3 extends conically to the spring base 26 and is with several

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ren, am Umfang vorzugsweise gleichmäßig angeordneten und zueinander parallelen Schlitzen 29 in Richtung der Mittelachse 25 in einzelne Federschenkel 30 aufgeteilt, deren Höhe H etwa gleich oder kleiner dem Abstand a zwischen der Hinterschneidung 26 und der Innenseite 31 des Trägerbodens 4 ist. Der Federboden 28 ist mit einer im wesentlichen rechteckigen Ausnehmung 32 versehen, an deren Schmalseiten zwei zueinander fluchtende, durch Schlitze 33 gebildete Federlappen 34 vorgesehen sind. Zur Festklemmung des optischen Elementes 2 in dem Ausschnitt 6 des Trägers 1 wird die Feder 3 lagerichtig, d.h. so in die zwischen dem Boden 4 des Trägers und dem Rand 22 gebildete Kammer 35 eingeschoben, daß sich der Durchbruch 5 des Trägers und die Ausnehmung 32 der Feder decken. Beim Einschieben der Feder 3 in die Kammer 35 rasten die Federschenkel 30 in die Hinterschneidung 26 hinter dem Rand 22 des Trägers ein. Die Federlappen 34 des Federbodens werden dabei - am optischen Element, d.h. an dessen Seitenflächen 36 anliegend - aufgebogen und drücken dann mit ihrer Vorspannkraft das optische Element gegen die Auflagestellen 16, 17 und 18. Nunmehr ist das optische Element auch in Richtung seiner optischen Achse fixiert. Zum Lösen der Klemmung zwecks Demontage des optischen Elementes sind die sich am Umfang der Kammer 35 hinter jedem Federschenkel. 30 befindlichen, in Fig. 1 jedoch nur in geringerer Stückzahl eingezeichneten Vertiefungen 24 vorgesehen, in die ein entsprechend ausgebildetes Werkzeug eingreifen kann. Mit dem Werkzeug werden die Federschenkel 30 nuch innen gedrückt, so daß die Feder 3 aus der Kammer 35 entnommen werden kann. Hierzu muß gegebenenfalls erst noch eine hier nicht näher dargestellte Abschlußplatte entfernt werden, welche bei einer erfindungsgemäßen Halterung, insbesondere bei hohen Anforderungen an die Reinheit der Umgebung des optischen Elementes, zum vakuumdichten Verschließen der Kammer 35 vorgesehen werden kann. Die Abschlußplatte kann z.B. durch Schweißen am Rand 22 des Trägers befestigt werden.Ren, preferably evenly arranged on the circumference and parallel to each other slots 29 in the direction of the central axis 25 divided into individual spring legs 30, the height H of which is approximately equal to or less than the distance a between the undercut 26 and the inside 31 of the support base 4. The spring base 28 is provided with an essentially rectangular recess 32, on the narrow sides of which two mutually aligned spring tabs 34 formed by slots 33 are provided. To clamp the optical element 2 in the cutout 6 of the carrier 1, the spring 3 is in the correct position, ie inserted into the chamber 35 formed between the bottom 4 of the carrier and the edge 22 that the opening 5 of the carrier and the recess 32 of the Feather cover. When the spring 3 is pushed into the chamber 35, the spring legs 30 snap into the undercut 26 behind the edge 22 of the carrier. The spring tabs 34 of the spring base are bent open - on the optical element, ie resting against its side surfaces 36 - and then press the optical element against the support points 16, 17 and 18 with their biasing force. The optical element is now also fixed in the direction of its optical axis . To release the clamping for the purpose of dismantling the optical element, they are located on the circumference of the chamber 35 behind each spring leg. 30, but only shown in smaller numbers in FIG. 1, are provided, in which a correspondingly designed tool can engage. With the tool the spring legs 30 are pressed nuch inward so that the spring can be removed from the chamber 35. 3 For this purpose, a closing plate (not shown here) must first be removed, if necessary, which can be provided for vacuum-tight closing of the chamber 35 in the case of a holder according to the invention, in particular where there are high demands on the cleanliness of the surroundings of the optical element. The end plate can be attached to the edge 22 of the carrier, for example by welding.

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Nit einer erfindungsgemäßen Halterung können auch andere optische Elemente als das dargestellte, z.B. ebene Spiegel, in dem Träger festgeklemmt werden. Die dargestellt? Altsführungsform einer Topffeder kann dabei auch für einen ebenen Spiegel eingesetzt werden. Es sind aber auch andere Gestaltungen von Schenkelfedern denkbar, die dann abhängig vom optischen Element in geeigneter Weise im Querschnitt U-förmig ausgebildet werden.Others can also use a holder according to the invention optical elements than that shown, e.g. plane mirrors, are clamped in the carrier. Which depicted? Old guide form of a pot spring can also be used for a flat mirror. But there are others too Designs of leg springs are conceivable, which then depending on the optical element in a suitable manner in cross section Be formed U-shaped.

9 Pattrt^nspruche 2 Figuren9 Pattrent claims 2 figures

Claims

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1. Holder for an insertable into a beam path optical element / e.g. a reflector mirror or a , Deflection prism, especially for an optical resonator, with a cup-shaped support, the bottom of which with a Breakthrough for the beam path and on the inside with a cutout is formed, the optical element through the cutout wall laterally and by means of a is fixed in the carrier insertable clamping element in the direction of its optical axis,

characterized in that the carrier (1) has several in the area of its free end face Place or all around with an inward-facing, an undercut (26) forming edge (22) verser ^ n is, and that the clamping element (3) consists of a cross-section l'-shaped spring, the spring legs (30) snap into the rear cowl (26) and between them The bottom (28) enclosed by the spring legs rests against the optical element (2) under prestress.

2. Holder according to claim 1,

characterized in that the spring consists of a cup-shaped part (3), whose spring legs (30) are formed by several slots (29) on the circumference (27) of the part.

3. Holder according to claim 1 or 2,

characterized in that the bottom (28) of the spring (3) has a recess (32) at least two aligned spring tabs (3 * 0).

4. Holder according to one of claims 1 to 3 _f

characterized in that the spring legs (30) are conical or conical to the spring base (28) run.

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5. Holder according to one of the preceding claims, characterized / that the height (H) of the spring legs (30) is approximately equal to or less the distance (a) between the undercut (26) and the inside (31) of the support base (4).

6. Holder according to one of claims 2 to 5, characterized in that the The carrier (1) and the spring (3) are circular and the outside diameter of the spring is the inside diameter of the carrier is adapted.

7. Holder according to one of the preceding claims, characterized in that the edge (22) of the carrier (1) and the carrier (1) themselves are formed on the inside with recesses (Zk) accessible from the free end face.

8. Holder according to one of the preceding claims, characterized in that the Cutout (6) of the carrier (1) with three finely machined, is formed at the corners of an isosceles triangle arranged support points (16,17,18).

9 holder according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier (1) has an end plate on the open side is sealed to the outside.