JP2735391B2 - 筒状のレーザー管を放射方向が安定になるように保持するための装置 - Google Patents

筒状のレーザー管を放射方向が安定になるように保持するための装置

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JP2735391B2 JP7503822A JP50382295A JP2735391B2 JP 2735391 B2 JP2735391 B2 JP 2735391B2 JP 7503822 A JP7503822 A JP 7503822A JP 50382295 A JP50382295 A JP 50382295A JP 2735391 B2 JP2735391 B2 JP 2735391B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属製ケーシングの筒状内部空間内で筒状
のレーザー管を放射方向が安定になるように保持するた
めの装置であって、前記内部空間の径がレーザー管の径
よりも大きく、内部空間の端部領域に、レーザー管を支
持するためのＯリングが圧入されており、前記金属製ケ
ーシングが基板で支持されている前記装置に関するもの
である。
筒状のレーザー管、特にHeNe放電レーザーのためのレ
ーザー管は、今日では、共鳴ミラーを溶接した完成ユニ
ットとして入手可能であり、すぐに使用できる。レーザ
ーの波長を実際に調べて見ると、波長がミラー相互の間
隔及び傾斜に依存していることがわかる。ミラーの間隔
は、レーザー管の熱膨張によって左右されることがあ
る。また、ミラー相互の傾斜が変わらないようにするた
めには、加熱が原因してレーザー管が反らないようにし
なければならない。
レーザー光線の方向は、ケーシング内でのレーザー管
の支持に依存している。レーザー管を応力が少ないよう
に支持するために、ばねまたは弾性的なＯリングが設け
られる（ドイツ特許第2832117号公報、ジーメンスの印
刷物B6-P8808「HeNeレーザー技術について：管、モジュ
ール、給電、第２版、第10頁」）。しかしながら、金属
製ケーシング内での熱勾配により、Ｏリングによって吸
収できないようなレーザー管の反りが発生することがあ
る。これに加えて、ケーシングの外部放熱または冷却空
気流により基板にも熱勾配が生じることがある。この熱
勾配もケーシングの縦方向安定性を阻害し、よってレー
ザー放射軸線に影響する。システムが振動しても、弾性
的なＯリングにおいてレーザー管が横にずれることがあ
る。
この種のレーザーは、例えば座標測定技術で使用され
る。精密な長さ測定、特に干渉計を用いた精密な長さ測
定のためには、レーザーの波長が安定していることが基
本条件である。角度測定、特に偏角測定にたいしては、
放射方向が安定していることは極めて重要である。
本発明の課題は、温度調整が改善され、温度勾配が小
さく、レーザー管の縦方向支持が安定しているような保
持装置を提供することである。
上記の課題は、冒頭で述べた種類の装置において、請
求項１の特徴部分によって解決される。好ましい構成
は、従属項２ないし８に記載されている。
ケーシング内壁とレーザー管の間にやわらかい熱伝導
物質を充填することにより、熱伝導により良好な温度分
布が達成される。Ｏリングは、レーザー管を保持する保
持体として用いられ、また熱伝導物質を密封するために
も用いられる。さらに、充填された熱伝導物質は、横ず
れにたいしてレーザー管を安定にさせ、且つ温度勾配を
補償する。熱伝導による温度制御により、ケーシングの
外壁に取り付けられる冷却要素によってシステムから熱
を取り出すことも可能になる。冷却が可能であるので、
周囲温度以下の温度範囲も調整可能であり、その結果、
炉として用いられるケーシングの作動温度を周囲温度に
設定することができる。ケーシングを、片側だけを位置
固定して基板と連結させることにより、ケーシングと基
板の熱膨張が異なっていてもよく、ケーシングの縦軸線
が反ることはない。
加熱、冷却することができるペルチエ要素を使用する
ことは特に有利である。ケーシングの外壁に複数個のペ
ルチエ要素を対称に配置すると、個々のペルチエ要素
に、放熱のための冷却リブが外側へ向いている比較的大
きな冷却体を付設することができる。
熱絶縁性足部でケーシングを支持することにより、基
板への熱伝導が十分に防止される。ケーシング及び基板
上に付加的な熱絶縁性被覆部を設けることによっても、
放熱により熱伝導を防止できる。
図面には本発明の１実施例が図示されており、以下に
図面を用いてこの実施例を詳細に説明する。
図１は本発明による装置の横断面図、 図２は平面図、 図３は波長安定機能を説明するグラフ、 である。
図１は基板１と、ケーシング２と、レーザー管３を示
している。ケーシング２は例えばアルミニウムから成
り、レーザー管３はガラスから成っている。ケーシング
２の端部領域には、レーザー管３を保持するＯリング４
が圧入されている。ケーシング２は端部においても閉塞
されており、図の右側の端部にだけ光射出穴を有してい
る。ケーシング２とレーザー管３の間の、Ｏリング４に
よって閉塞されている中間空間は、熱伝導性のペースト
16で充填されている。
ケーシングは２は正方形の横断面を有しており、その
結果、図２からわかるようにペルチエ要素５は平らな面
に当接している。ペルチエ要素５には、面積の大きな冷
却体６が付設されている。
ケーシング２は、熱伝導性の小さな鋼から成る足部７
を介して、光射出側において基板１に固定されている。
他の側においては、ばね９を備えたねじが足部７を保持
している。従ってこの足部は、長手方向ガイド８におい
て滑動可能に案内され、基板１とケーシング２との相対
的な熱膨張を補償することができる。熱放射を遮断する
ため、ケーシング２は熱絶縁性の被覆部10を備え、基板
１は絶縁材11を備えている。
装置全体は外被によって取り囲まれており、外側から
ファン14を介して冷気が吹き込まれる。冷気は、冷却体
６を周囲温度に保持する。レーザーモードを調節するた
めの電子制御装置12と、レーザーを作動させるためのエ
ネルギー供給装置13とは、外被の外面に配置されてい
る。
図３は、波長を安定させるための機能の原理図であ
る。この例では、比較的短いレーザー管３が用いられて
おり、レーザーの増幅曲線の下には、互いに垂直に振動
する二つの線形偏光モードしか表れない。二つの縦モー
ドの波長の差はわずかであり、一方の波長だけを干渉計
測定に使用できる。レーザー管３の出口と外部に設けた
偏光ビームスプリッター15により、二つのモードの光が
分割される。90°転向したビーム成分の強度が測定さ
れ、A/D変換され、マイクロプロセッサにより、ペルチ
エ要素５の調整電流を制御するために使用される。マイ
クロプロセッサによる制御は、切り離された光の強度が
一定に保持されるように行われる。この場合、ケーシン
グ２の作動温度に関して、レーザーの増幅曲線下方のモ
ードをシフトさせて、切り離された光成分の強度が利用
光成分の強度よりも著しく小さくなるようにすることが
好ましい。

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】金属製ケーシング（２）の筒状内部空間内
    で筒状のレーザー管（３）を放射方向が安定になるよう
    に保持するための装置であって、前記内部空間の径がレ
    ーザー管（３）の径よりも大きく、内部空間の端部領域
    に、レーザー管（３）を支持するためのＯリング（４）
    が圧入されており、前記金属製ケーシング（２）が基板
    （１）で支持されている前記装置において、 Ｏリング（４）によって閉塞されている、金属製ケーシ
    ング（２）内部のレーザー管（３）のための中間空間
    が、熱伝導性ペースト（16）で充填され、金属製ケーシ
    ング（２）の外壁に接触して、制御可能な加熱・冷却要
    素が取り付けられ、金属製ケーシング（２）が片側だけ
    を位置固定して基板（１）で支持されていることを特徴
    とする装置。
  2. 【請求項２】加熱・冷却要素として、少なくとも一つの
    ペルチエ要素（５）が設けられていることを特徴とす
    る、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】複数個のペルチエ要素（５）が対称配置で
    設けられていることを特徴とする、請求項２に記載の装
    置。
  4. 【請求項４】それぞれのペルチエ要素（５）に、冷却リ
    ブを外側へ向けた冷却体（６）が付設されていることを
    特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
  5. 【請求項５】ケーシング（２）が、熱絶縁性足部（７）
    を介して基板（１）で支持されていることを特徴とす
    る、請求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】ケーシング（２）の外壁が、加熱・冷却要
    素の接触面以外の部分に、熱絶縁被覆部（10）を備えて
    いることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
  7. 【請求項７】基板（１）が、ケーシング（２）を支持し
    ている個所以外の個所に熱絶縁被覆部（11）を備えてい
    ることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
  8. 【請求項８】ケーシング（２）が、ほぼ正方形の横断面
    を有していることを特徴とする、請求項１に記載の装
    置。
JP7503822A 1993-07-08 1994-07-05 筒状のレーザー管を放射方向が安定になるように保持するための装置 Expired - Lifetime JP2735391B2 (ja)

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