JPH08505012A - 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

Abstract

(57)【要約】 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。

Description

【発明の詳細な説明】 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 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２ ８３２１１７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、片側からファン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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｈ０１Ｓ 3/134 9017−2Ｋ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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．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．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．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．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．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．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．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。