NL7907597A - Gasontladingslaserinrichting. - Google Patents

Description

ΡΗΗ 96Ο7 1 N. V. Philips’ Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Gasontladingslaserinrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een gas-ontladingslaserinrichting bevattende een coaxiale gas-ontladingslaser -welke coaxiaal in een metalen buisvormige houder is bevestigd.

5 Een dergelijke gasontladingslaserinrich- ting is bekend uit het Amerikaans octrooischrift 3*847*703.

Met de daar beschreven inrichting wordt een concentrische en aan de buisvormige houder evenwijdige laserbundel verkregen door de gasontladingslaser, nadat deze in de ^ metalen buisvormige houder is gepositioneerd, met behulp van elastische afstandsblokjes in de buis te bevestigen.

Dergelijke gasontladingslaserinrichtingen hebben een breed toepassingsgebied, zoals bijvoorbeeld voor het uitlijnen van constructies, in afstandsmeters, kopieermachines, 15 meetinrichtingen voor het meten van lucht- en waterverontreiniging en in toestellen voor het weergeven van optische informatiedragers, zoals bijvoorbeeld de beeldplatenspeler voor het weergeven van beeldplaten via een televisietoestel. Dergelijke inrichtingen moeten daarom 20 in grote aantallen goedkoop en snel maar toch met een grote nauwkeurigheid vervaardigd kunnen worden. In de ter inzage gelegde Duitse octrooiaanvrage 27 24 756 is een goedkope coaxiale gasontladingslaser beschreven welke een cilindervormig ontladingsvat bevat, waarvan de 25 uiteinden met metalen eindplaten zijn afgesloten, welke eindplaten in het centrum van dragers van multilagen- reflectoren zijn voorzien. Het in een metalen buisvormige houder monteren van een dergelijke gasontladingslaser op de wijze zoals beschreven in het Amerikaans octrooi-30 schrift 3»847.703 levert, als de eindplaten tevens als elektrische aansluitingen voor de gasontladingslaser worden gebruikt, onoverkomelijke isolatieproblemen op.

79075 97 PHN 9Ó07 ... 2 ï·, ?

Bovendien is de centrering van de laser in de buisvormige houder met behulp van elastische afstands-blokjes niet optimaal gebleken.

Be uitvinding beoogt dan ook een gas-5 ontladings1aserinrichting aan te geven, waarbij een goede elektrische isolatie is gegarandeerd en de centrering van de gasontladingslaser in de buisvormige houder gedurende het bedrijf van de laser door een grote s chokbest endigheid wordt gehandhaafd.

10 Volgens de uitvinding wordt een gasont- ladingslaserinrichting van de in de aanhef genoemde soort gekenmerkt, doordat de gasontladingslaser een cilindervormig ontladingsvat bevat dat aan zijn twee uiteinden met aangesmolten en van dragers met multilagenreflektoren 15 voorziene metalen eindplaten is afgesloten, welke, metalen eindplaten~1geüentreerd zijn in bekervormige kappen welke de eindplaten omvatten, welke bekervormige kappen uit isolatiemateriaal vervaardigd zijn en de cilindermantel van de kappen zich tenminste gedeeltelijk passend in de 20 metalen buisvormige houder uitstrekt, in welke kappen tevens de elektrische aansluitingen van de gasontladingslaser plaat svinden.

Doordat de kappen passend in de buisvormige houder zijn aangebracht en de eindplaten van de laser, 25 waaraan de reflektorlichamen zijn bevestigd, in de kappen gecentreerd zijn, ligt de optische as van de laser nauwkeurig en schokbestendig vast ten opzichte van de buisvormige houder. Doordat de cilindermantels van de kappen zich tenminste gedeeltelijk in de metalen buisvormige 30 houder uitstrekken, wordt een goede elektrische isolatie van de eindplaten ten opzichte van de metalen buisvormige houder verkregen.

De centrering van de eindplaten in de kap kan op een aantal,manieren worden verkregen. Het is bij- ; 35 voorbeeld mogelijk vanaf de binnenwand van de bekervormige kap regelmatig rond de as van de laser een aantal centrerende veren te laten uitsteken. De centrering van de eind- 790 75 97 ? -„s PHH 9607 3 platen, in de kappen -wordt bij voorkeur verkregen doordat de kappen voorzien zijn van regelmatig rondom de as van de laser gelegen zich. evenwijdig of* nagenoeg evenwijdig aan de as van de laser uitstrekkende in radiale en tangen-5 tiale richting meegevende veren, bestaande uit metalen staafjes of stripjes. Als één der eindplaten de anode van de laser is en de elektrische aansluiting aan deze anode via de veren geschiedt, strekt de cilindermantel van de kap zich bij voorkeur slechts voor een deel passend in de 10 metalen buisvormige houder uit, zodat de anode en de veren buiten de buisvormige houder in de kap gelegen zijn. Dit heeft n.l. tot gevolg dat de strooikapacitelt tussen de anode en de kathode (aarde) klein wordt. Een kleine strooi-kapaciteit is gewenst omdat de ontlading van de laser een 15 negatieve weerstandskarakteristiek heeft. Om een stabiele ontlading in de laser te handhaven moet daarom een ballast-weerstand in de voeding van de laser opgenomen worden,.waarvan de weerstand groter is dan de negatieve weerstand van de ontlading. Als de stroom door de ontlading van de laser 20 afneemt neemt de negatieve weerstand toe, totdat de z.g.

"drop-out current" bereikt wordt, waarbij de voorschakel-weerstand niet groot genoeg meer is. Bij deze z.g. "drop-out current" gaan instabiliteit en in de ontlading optreden en zal de ontlading meestal doven. Het is gebleken dat de 25 "drop-out -current" kleiner gemaakt kan worden door de ballast weerstand te vergroten en de strooikapacitelt tussen de anode en de kathode te verkleinen. Deze kapaciteit maakt n.l. deel uit van de ballast impedantie. Dit verkleinen van de kapaciteit kan door de eindplaat die de anode vormt 30 en de veren buiten de buisvormige drager te laten liggen.

Het is gebleken dat de centrering van de laser optimaal gehandhaafd blijft bij het bedrijven van de inrichting en de inrichting dus een grote schokbestendigheid heeft als de stijfheid van de metalen staafjes of stripjes 35 in radiale richting (langs een lijn loodrecht op de laser as) groter is dan in tangentiale richting (rakend aan een cirkel rond de laser as in een vlak loodrecht op de 790 75 97 Τ- « PHN 9607 4 laser as.)

Een voorkeursui t voeringsvorm van een gas-ontladingslaserinrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat de uiteinden van alle staafjes of 5 stripjes verbonden zijn met nagenoeg coaxiaal rond de genoemde as tegen de wand van de kap aangelegen metalen banden en de tussen de metalen banden gelegen staafjes of stripjes zich vanaf de wand verheffen.

Als de metalen stripjes en de metalen banden 10 uit één stuk metalen plaatmateriaal vervaardigd zijn en de stripjes tussen de metalen banden nabij de metalen banden 90° zijn getordeerd, zodat de stijfheid in radiale richting groter is dan de stijfheid in tangentiale richting, wordt een optimale schokbestendigheid van de laser 15 in de houder verkregen.

— Bij voorkeur zijn de bekervormige kappen uit isolatiemateriaal van tenminste een referentievlak voorzien voor het positioneren van de laserinrichting ten opzichte van haar omgeving en is de axiale positie van 20 de laser in de kap vastgelegd door middel van tenminste één zich in de kap bevindende borst waartegen de metalen eindplaat van de laser stoot.

De uitvinding wordt nu bij wijze* van voorbeeld nader toegelicht aan de hand van een tekening waarin 25 figuur 1 een langsdoorsnede van een gasont- ladingslaserinrichting volgens de uitvinding toont, figuur 2 de toegepaste veren in opengevouwen toestand en in aanzicht laat zien, figuur 3 een doorsnede van figuur 2 weergeeft, 30 figuur 4 een aanzicht van een andere uitvoe ringsvorm van de veren weergeeft, en figuur 5 een detail van figuur 1 toont.

In figuur 1 is een gasontladingslaserinrichting volgens de uitvinding in een langsdoorsnede weergè-35 geven. Deze bevat een gasontladingslaser 1 welke is v samengesteld uit een glazen buisvormige omhulling 2 welke aan de twee uiteinden is afgesloten met metalen eindplaten 790 75 97

* A

pmsr 9607 5 3 en 4. In de centra van deze eindplaten zijn dragers 5 en 6 aangebracht voor de multilagenreflektoren 7 en 8, welke samen met liet laserkapillair 9 de laserresonator vormen. De benodigde elektrische energie wordt aan de g laser toegevoerd via een cilindrische kathode 10 welke elektrisch met eindplaat 4 is verbonden en een anode welke door de eindplaat 3 wordt gevormd. In de omhulling bevindt zich een gasmengsel, zoals bijvoorbeeld een He-Ne-mengsel.

Door het aanleggen van een geschikte spanning wordt ten •jg gevolge van gestimuleerde emissie in de laserresonator een laserbundel opgewekt, welke door de reflektor 7 de laser verlaat. Bij toepassing van een dergelijke laser-inrichting bijvoorbeeld in een beeldplatenspeler moeten de plaats en richting van de laserbundel zeer konstant zijn.

15 De gasontladingslaser wordt daartoe in een metalen buisvormige houder 11 gemonteerd met behulp van twee bekervormige kappen 12 en 13 waarvan de cilindermantels 14 en 15 zich passend in de houder 11 uitstrekken. Doordat de eindplaten 3 en 4 in de kappen nauwkeurig gecentreerd worden 20 met behulp van een aantal veren 16 bestaande uit een aantal metalen strippen welke in de kappen T2 en 13 zijn aangebrachfc en omdat de kappen passend in de houder 11 zijn aangebracht, valt de positie en richting van de optische as van de laser samen met de as van de houder 11. Eindplaat 3 vormt de anode 25 van de gasontladingslaser. Om de strooikapaciteit van de anode ten opzichte van de kathode (en aarde) klein te krijgen is de cilindermantel 14 slechts zover in de metalen buisvormige houder 71 geplaatst, dat de anode (eindplaat 3) en de veren 16 in kap 12 buiten de buis-30 vormige houder 11 gelegen zijn.

De plaats en richting van een laserbundel opgewekt met een dergelijke gasontladingslaserinrichting is zeer konstant gebleken. Voor het positioneren van de inrichting ten opzichte van haar omgeving kan deze voor-35 zien zijn van referentievlakken 17· Voor het verkrijgen van een gepolariseerde laserbundel is een brewstervenster 19 in een houder 18 aangebracht. In eindplaat 4 is een 790 75 97 PHN 9607 6 metalen pomps tengel 20 aangebracht -welke na bet vullen van de gasontladingslaser is afgesloten met kneep 21. De beweging van de laser in axiale richting wordt begrensd door borsten 22 en 23. De uiteinden van de veren 16 zijn 5 verbonden met tegen de binnenwand van de kappen aanliggende metalen banden 24. De veren 16 verheffen zich vanaf het binnenoppervlak van de bekervormige kappen. Op de vorm en de werking van de centreerveren zal nog worden ingegaan bij de beschrijving van de volgende figuren.

10 In figuur 2 zijn een aantal metalen strip vormige veren 16 weergegeven welke één geheel vormen met de metalen banden 24, Be banden 24 liggen in de kap . tegen de binnenwand van de kap aan, terwijl de tussen de metalen banden 24 gelegen veren 16, zoals in figuur 3 . 15 is weergegeven, uit het vlak waarin de metalen banden - zijn gelegen gebogen zijn, zodat ze zich vanaf de binnenwand van de kap af verheffen. Het plaatmateriaal waaruit de banden en veren vervaardigd zijn is bijvoorbeeld CrNi-staal van 0,3 mm dik. De breedte van de veren 16 20 is bijvoorbeeld 1.5 mm en de veren hebben een onderlinge afstand van 2.3 mm. De lengte van de veren bedraagt bijvoorbeeld 12 mm.

In figuur 4 zijn in aanzicht een andere uitvoeringsvorm van een tweetal veren weergègeven, waarvan 25 de stijfheid in radiale richting groter is dan de stijfheid in tangentiale richting. De metalen strippen 16 zijn daartoe nabij de metalen banden 24 van getordeerde delen 25 voorzien, waardoor het vlak van de veren 16 loodrecht staat op het vlak bepaald door de banden 24.

30 Figuur 5 toont een detail van figuur 1. Hier zijn niet getordeerde veren toegepast. Voor in voorgaande figuren reeds getoonde onderdelen zijn voor de duidelijkheid dezelfde referentiecijfers gebruikt als in die figuren.

35 790 7 5 97

Claims (7)

1. Gasontladingslaserinrichting bevattende een coaxiale gasontladingslaser -welke coaxiaal in een 5 metalen buisvormige houder is bevestigd, met bet kenmerk, dat de gasontladingslaser een cilindervormig ontladings-vat bevat dat aan zijn twee uiteinden met aangesmolten en van dragers met muitilagenreflektoren voorziene metalen eindplaten is afgesloten, -welke metalen eind-10 platen gecentreerd zijn in bekervormige kappen welke de eindplaten omvatten, welke bekervormige kappen -uit isolatiemateriaal vervaardigd zijn en de cilindermantel van de kappen zich tenminste gedeeltelijk passend in de metalen buisvormige houder uitstrekt, in welke kappen 15 tevens de elektrische aansluitingen van de gasontladingslaser plaatsvinden, 2. , Gasontladingslaserinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de kappen voorzien zijn van regelmatig rondom de as van de laser gelegen zich 20 evenwijdig of nagenoeg evenwijdig aan de as van de laser uitstrekkende in radiale en tangentiale richting meegevende veren, bestaande uit metalen staafjes of stripjes.

3. Gasontladingslaserinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat één der eindplaten de 25 anode van de laser is en de elektrische aansluiting aan de anode via de veren geschiedt en de cilindermantel van de bekervormige kap zich slechts voor een deel passend in de metalen buisvormige houder uit strekt, zodat de anode en de veren buiten de buisvormige houder in de kap ge-30 legen zijn.

4. Gasontladingslaserinrichting volgens conclusie 2 of 3» met het kenmerk, dat de stijfheid van de metalen staafjes of stripjes in radiale richting groter is dan in tangentiale richting.

5. Gasontladingslaserinrichting volgens conclusie 2, 3 of 4, met het kenmerk, dat de uiteinden van alle staafjes of stripjes verbonden zijn met nagenoeg coaxiaal 79075 97 >3* ' ^ . . " .····" PHN 9607 8 rond de genoemde as tegen de binnenwand van de bekervormige kap aan gelegen metalen banden en de tussen de metalen banden gelegen staafjes of stripjes zich vanaf de wand verheffen.

6. Gasontladingslaserinrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de metalen stripjes en de metalen banden uit één stuk metalen plaatmateriaal vervaardigd zijn en de stripjes tussen de metalen banden nabij de metalen banden 90° zijn getordeerd, zodat de stijfheid 10 in radiale richting groter is dan de stijfheid in tangen-tiale richting;

7· Gasontladingslaserinrichting volgens een der conclusies 1 tot en met 6,met het kenmerk, dat de Cilindervormige kappen uit isolatiemateriaal van tenminste een 15 referentievlak voorzien zijn voor het positioneren van de . laserinrichting ten opzichte van haar omgeving.

8. Gasontladingslaserinrichting volgens een der conclusies 1 tot en met 7» met het kenmerk, dat de axiale positie van de laser in de kap wordt vastgelegd door 20 middel van een zich in de kap bevindende borst waartegen de metalen eindplaat van de laser stoot. 25 30 790 75 97 35